Universitatea Transilvania din Braşov Universitatea ... · optimi pentru recondiționarea prin procedeul de sudare MAG – CMT..... 24 82 4.3.1. Influența intensitați asupra proprietăților

Investeşte în oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013 Axa prioritară 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere” Domeniul major de intervenţie 1.5. „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării” Titlul proiectului: „Burse doctorale pentru dezvoltare durabila” BD-DD Numărul de identificare al contractului: POSDRU/107/1.5/S/76945 Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov

Universitatea Transilvania din Brasov Scoala Doctorala Interdisciplinara

Departament: Ingineria Materialelor și Sudură

Ing. SAPARIUC Florin-Alexandru

Creșterea durabilității sculelor pentru deformări plastice prin operații

de încărcare prin sudare.

Increase sustainability tools for plastic deformation by loading welding

operations

Conducător ştiinţific

Prof.dr.ing. IOVĂNAȘ Radu

BRASOV, 2013

MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525 RECTORAT

D-lui (D-nei) ..............................................................................................................

COMPONENŢA

Comisiei de doctorat Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov

Nr. 6207 din 06.11.2013

PREŞEDINTE: Prof.univ.dr.ing. Mircea Horia ȚIEREAN

DIRECTOR – Dep.did.Ingineria Materialelor și Sudură

Universitatea “Transilvania” din Brașov

CONDUCĂTOR Prof.univ.dr.ing. Radu IOVĂNAȘ

ŞTIINŢIFIC: Universitatea “Transilvania” din Brașov

REFERENŢI: Prof.univ.dr.ing. Mihai MANGRA

Universitatea din Craiova

Prof.univ.dr.ing. Dănuț MIHĂILESCU

Universitatea “Dunărea de Jos” din Galați

Prof.univ.dr.ing. Teodor MACHEDON PISU

Universitate “Transilvania” din Brașov

Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat:13.12.2013, ora 10,

sala I.I.6, corpul I, Colina Universității. Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le transmiteţi în timp util, pe adresa: [email protected] Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de doctorat. Vă mulţumim.

CUPRINS

Pag. rezu mat

Pag. teză

Introducere ................................................................................................................ 7 3 1. Stadiul actual privind echipamentele pentru deformaţii plastice ....................... 8 5 1.1 Echipamente de deformaţii plastice .................................................................... - 5 1.1.1 Debitarea manuală prin forfecare ................................................................ - 6 1.1.2. Debitarea mecanică prin forfecare ............................................................. - 7 1.1.3. Debitarea mecanică prin aşchiere .............................................................. - 8 1.1.4. Tipuri constructive de cuțite folosite la debitare ....................................... 8 10 1.2. Materiale pentru confecţionarea cuţitelor pentru debitat .................................... 10 11 1.2.1. Oţeluri de scule nealiate .............................................................................. - 14 1.2.2. Oţeluri aliate de scule .................................................................................. - 16 1.2.2.1. Oţeluri aliate pentru lucru la rece ................................................. - 16 1.2.2.2.Oţeluri aliate pentru lucru la cald .................................................... - 18 1.2.3. Oţeluri rapide .............................................................................................. - 19 1.2.4. Oţeluri utilizate în construcţia elementelor active ...................................... - 22 1.2.5. Oţeluri utilizate în construcţia elementelor auxiliare ................................. - 24 1.2.6. Proprietăţi de utilizare şi tehnologice ale materialelor de scule ................. - 24 1.3.Tipuri de frecare .................................................................................................... - 27 1.4.Tipuri de uzare ...................................................................................................... - 30 1.4.1.Uzarea de adeziune ....................................................................................... - 33 1.4.2.Uzarea de abraziune ..................................................................................... - 35 1.4.3.Uzarea la oboseală ........................................................................................ - 37 1.4.4 Uzarea prin coroziune .................................................................................. - 38 1.4.5.Alte tipuri de uzare ....................................................................................... - 41 1.5.Concluzii ............................................................................................................... 11 47 2. Tehnologii de recondiționare prin sudare ............................................................. 11 48 2.1. Generalitați ......................................................................................................... 11 48 2.2. Recondiționarea prin procedeele de sudare prin topire...................................... - 48 2.2.1.Recondiționarea prin procedeul de sudare MIG-MAG ............................ - 48 2.2.2.Recondiționarea prin procedeul de sudare CMT....................................... - 53 2.2.3.Recondiţionarea prin sudare prin procedeul WIG .................................... - 58 2.2.4.Recondiţionarea prin procedeul de sudare cu electrozi inveliti ................ - 61 2.2.5.Recondiţionarea prin sudare sub strat de flux ........................................... - 63 2.3.Concluzii ............................................................................................................ 12 65 3. Obiectivele tezei de doctorat ................................................................................... 13 66 3.1.Tendințe actuale în domeniul abordat ................................................................. 13 66 3.2. Delimitarea domeniului de cercetare .................................................................. 14 66 3.3. Obiectivele cercetării .......................................................................................... 14 67 4. Cercetarii pivind reconditionarea prin sudare a cutitelor destinate debitarii materialelor fieroase.................................................................................. 15 68 4.1. Recomandări tehnologice în cazul recondiţionării prin procedeul de sudare MAG – CMT....................................................................................................... 15 68 4.2. Determinarea experimentală a parametrilor optimi pentru încărcarea prin sudare cu procedeul CMT ............................................................................ 15 68 4.2.1. Materialul de bază .................................................................................... 15 68

4.2.2. Materialul de adaos ................................................................................... 18 71 4.2.3. Susceptibilitatea fisurării la rece a cordoanelor depuse ............................ - 72 4.2.4. Susceptibilitatea fisurării la cald a cordoanelor depuse ............................ - 74 4.2.5.Temperatura de preîncălzire ....................................................................... 19 77 4.3.Cercetări experimentale privind determinarea parametrilor tehnologici optimi pentru recondiționarea prin procedeul de sudare MAG – CMT................ 24 82 4.3.1. Influența intensitați asupra proprietăților fizico-mecanice ale cordoanelor depuse .................................................................................... 24 82 4.3.2. Analiza microstructurală a cordoanelor incărcate prin sudare cu intensitaţi diferite ................................................................................... 27 85 4.3.3. Analiza incercărilor de duritate a cordoanelor incărcate prin sudare cu intensitatea diferită ........................................................... 34 93 4.3.4. Determinarea rezistenţei la uzura a straturilor depuse cu intensitaţi diferite ........................................................................................ 38 97 4.3.5. Determinarea energiei liniare a straturilor depuse cu intensităţi diferite ........................................................................................ 41 101 4.3.6 Influenţa vitezei de sudare asupra proprietaţiilor fizico-mecanice ale cordoanelor depuse .................................................... 42 102 4.3.7. Analiza microstructurală a cordoanelor incarcate prin sudare cu viteze de sudare diferite ............................................................. 44 104 4.3.8. Analiza incercărilor de duritate a cordoanelor incărcate prin sudare cu viteză de sudare diferită ...................................................... 51 110 4.3.9. Determinarea rezistenţei la uzură a straturilor depuse cu viteze de sudare diferite ......................................................................................... 55 115 4.3.10. Determinarea energiei liniare a straturilor depuse cu viteze diferite ............................................................................................. 57 117 4.4. Concluzii ............................................................................................................. 58 118 5. Recondiționarea experimentală a unor cuțite folosite la debitarea oțelului beton ............................................................................................................

58 119

5.1. Generalității ........................................................................................................ 58 119 5.2. Metoda utilizată pentru recondiționarea cuțitelor ............................................... 60 120 5.3. Estimarea fiabilității pe cuțitele de debitat oțel beton ......................................... - 123 5.4. Concluzii.............................................................................................................. - 129 6. Concluzii generale, contribuţii originale, direcții viitoare .................................... 63 130 6.1. Concluzii generale ............................................................................................... 63 130 6.2. Contribuţii originale ............................................................................................ 65 131 6.3. Direcții viitoare ................................................................................................... 65 132 7. Bibliografie ................................................................................................................ 66 133

TABLE OF CONTENTS

Introduction..................................................................................................................... 7 3 1. State of the art regarding plastic deformation equipments ................................. 8 5 1.1 Plastic deformation equipments .......................................................................... - 5 1.1.1 Manual cutting by shear............................................................................... - 6 1.1.2. Mechanical cutting by shear ....................................................................... - 7 1.1.3. Mechanical cutting by chipping …............................................................. - 8 1.1.4. Constructive types of knives used for cutting ............................................ 8 10 1.2. Materials for making knives for cutting ............................................................... 10 11 1.2.1. Alloy steels for tools ................................................................................... - 14 1.2.2. Unalloyed steels for tools ............................................................................ - 16 1.2.2.1. Alloy steels for cold working ......................................................... - 16 1.2.2.2. Alloy steels for hot working ........................................................... - 18 1.2.3. High speed steel ......................................................................................... - 19 1.2.4. Steels used in the manufacture of active elements ...................................... - 22 1.2.5. Steels used in the manufacture of auxiliary elements ................................. - 24 1.2.6. Technological properties of the tool materials ………............................... - 24 1.3.Typs of friction ..................................................................................................... - 27 1.4. Tips of ware .......................................................................................................... - 30 1.4.1. Adhesion wear ……..................................................................................... - 33 1.4.2. Abrasion wear …......................................................................................... - 35 1.4.3. Stress wear ……........................................................................................... - 37 1.4.4 Corrosion wear ……..................................................................................... - 38 1.4.5. Other types of wear ..................................................................................... - 41 1.5. Conclusions .......................................................................................................... 11 47 2. Reconditioning technologies by welding ............................................................... 11 48 2.1. Generaliti ............................................................................................................ 11 48 2.2. Reconditioning by fusion welding processes ..................................................... - 48 2.2.1. Reconditioning by MIG-MAG welding process ...................................... - 48 2.2.2. Reconditioning by CMT welding process ................................................ - 53 2.2.3. Reconditioning by WIG welding process................................................. - 58 2.2.4. Reconditioning of the welding process with coated electrodes ............... - 61 2.2.5. Reconditioning by submerged arc welding ............................................. - 63 2.3. Conclusions ....................................................................................................... 12 65 3. Thesis objectives ...................................................................................................... 13 66 3.1. Current research in the thesis field ..................................................................... 13 66 3.2. Research domain of the thesis ............................................................................ 14 66 3.3. Thesis objectives ................................................................................................ 14 67 4. Research regarding the welding reconditioning of cutting knife for iron cut…. 15 68 4.1. Recommendations reconditioning technology for the welding process MAG – CMT ....................................................................................................... 15 68 4.2. Experimental determination of the optimum parameters for cladding by welding CMT ...................................................................................................... 15 68 4.2.1. Base material ............................................................................................. 15 68 4.2.2. Filler material ............................................................................................ 18 71 4.2.3. Susceptibility of cold cracking welds ……................................................ - 72 4.2.4. Susceptibility of hot cracking welds ……................................................. - 74

4.2.5. Preheating temperature .............................................................................. 19 77 4.3. Experimental research concerning the determination of optimum technological parameters for reconditioning by MAG- CMT welding process …………….. 24 82 4.3.1. Influence of intensity on physical-mechanical properties of welds …….. 24 82 4.3.2. Microstructural analysis of welding seams charged by different intensities ................................................................................................... 27 85 4.3.3. Analysis of hardness tests cladded by welding seams with different intensities …………............................................................................ 34 93 4.3.4. Determination of wear resistance layers cladded with different intensities ………........................................................................................ 38 97 4.3.5. Determination of linear energy deposited layers with different Intensities .................................................................................................. 41 101 4.3.6. Influence of welding speed on physical-mechanical properties of welds made ............................................................................................ 42 102 4.3.7. Microstructural analysis cords uploaded with different speed welding ...................................................................................................... 44 104 4.3.8. Analysis of hardness test cords charged by different welding speed .......................................................................................................... 51 110 4.3.9. Determination of wear resistance of coatings made with different welding speeds .......................................................................................... 55 115 4.3.10. Determination of linear energy deposited layers with different speeds ....................................................................................................... 57 117 4.4. Conclusions ......................................................................................................... 58 118 5. Experimental reconditioning of knives to cut concrete steel ............................... 58 119 5.1. Generalities .......................................................................................................... 58 119 5.2. The method used for restoring knives ................................................................. 60 120 5.3. Estimating the reliability of reinforced concrete cutting blades ......................... - 123 5.4. Conclusions ......................................................................................................... - 129 6. General conclusions, original contributions, next directions ............................... 63 130 6.1. General conclusions ............................................................................................ 63 130 6.2. Original contributions ......................................................................................... 65 131 6.3. Next directions .................................................................................................... 65 132 7. Bibliography ............................................................................................................. 66 133

Creşterea durabilităţii sculelor pentru deformări plastice prin operaţii de încărcare prin sudare

7 Rezumat

INTRODUCERE

Dezvoltarea industrială, oferă oportunităţi de inovare ṣi cercetare în domeniul

echipamentelor pentru deformare plastică, aplicate metalelor si nemetalelor. Majoritatea

aplicaţiilor ce produc bunuri de larg consum ṣi unicate, ce se regăsesc în majoritatea domeniile

precum: industria auto, aeronautică, construcțiilor etc.

Studiile şi cercetările realizate în domeniul debităriilor, aplicate oţelurilor, din prezenta

lucrare, se adresează în egală măsură atât specialiştilor metalurgi care îṣi desfăşoară activitatea

de producţie în fabricile, respectiv secţiile de profil, studenţilor, doctoranzilor ṣi cercetătorilor

din domeniul sectoarelor calde, precum şi specialiṣtilor sculeri.

Aceste cercetări aduc răspunsuri legate de problemele actuale, întâmpinate de specialiṣtii

in deformare palstică la rece cât și la cald în fabricile (secţiile) de profil.

În capitolul 1 se face o prezentare a stadiului actual al teoriei ṣi practicii a echipamentelor

de deformare plastică ale oţelurilor. Pe parcursul capitolului 2 sunt prezentate o parte din

tehnologiile de recondiționare prin sudare care, aplicate oţelurilor ṣi sculelor de deformare

plastică pot aduce îmbunătăţirea performanţelor acestor produse. Capitolul 3 plasează lucrarea

științifică în contextul actual privind încărcarea cu procedeul de încărcare prin sudare CMT

destinat suprafețelor metalice. De asemenea sunt prezentate obiectivele principale și structura

cercetărilor experimentale.

În capitolul 4 se pun în evidenţă cercetări ce relevă importanţa includerii recondiționarii

scuelor petru debitat executate asupra oţelurilor pentru deformare plastică ce se transpun în

creşterea proprietăţilor mecanice şi a durabilității.

În capitolul 5, ultima parte a tezei, este realizată recondiționarea cu procedeul de sudare CMT a

unor cuțite de debitat oțel beton. Capitolul descrie tehnologia și parametrii tehnologici

determinați pentru recondiționarea sculelor de tip cuțit, utilizați la mașinile pentru deformare

plastică la rece.

Lucrarea se încheie cu prezentarea concluziilor generale ṣi a contribuţiilor proprii aduse

de autor (capitolul 6).

Pentru sprijinul acordat de-a lungul întregii perioade de realizare a tezei, pentru

îndrumarea competentă ṣi recomandările făcute cu înalt profesionalism, adresez cu deosebit

respect ṣi consideraţie cele mai sincere mulţumiri Domnului Prof.Univ.Dr.Ing IOVANAȘ Radu.

Cu deosebită consideraţie ṣi stimă, doresc să mulţumesc tuturor profesorilor mei din

facultate precum ṣi întregului colectiv profesoral al Departamentului de Ingineria Materialelor și

Sudură din cadrul Facultăţii de Ştiinţa ṣi Ingineria Materialelor din Braṣov, pentru sfaturile ṣi


8 Rezumat

observaţiile făcute pe parcursul studiilor doctorale. De asemenea, aduc mulţumiri colegilor

doctoranzi, alături de care am lucrat în cadrul Facultăţii de Ştiinţa ṣi Ingineria Materialelor.

De asemenea ţin să mulţumesc domnului Cercetator dr. POP Alin pentru, sfaturile ṣi

ideile împărtăṣite, De asemenea ţin să mulţumesc domnului Cercetator dr. ROATĂ Ionuț ṣi pe

această cale doresc să-i mulţumesc pentru profesionalismul ṣi colaborarea la studiile făcute, ce

au contribuit în mod esenţial la finalizarea lucrării.

În final, dar nu în ultimul rând, mulţumesc, familiei ṣi prietenilor mei, pentru încrederea

ṣi sprijinul acordat, fără de care nu aṣ fi reuṣit să îmi îndeplinesc visul de a-mi desăvîrṣi

cunoṣtinţele prin prezentele studii doctorale

CAPITOLUL I STADIUL ACTUAL PRIVIND ECHIPAMENTELE

PENTRU DEFORMAŢII PLASTICE.

În secțiile prelucrătoare ale uzinelor constructoare de mașini, semifabricatele, pentru a

ajunge produs finit, trec printr-o serie de operații, care le modifică forma, dimensiunile pe care

le-au avut în stadiul inițial. În multe cazuri, semifabricatele care trebuie incluse în producție, care

diferă de cele ale pieselor care urmează să fie finite, pentru a fi aduse la forma corespunzătoare,

sunt supuse unor anumite operații de modificare inițială, printre care se numără şi debitarea. Prin

tăiere se înțelege împărțirea unui material de o anumita formă şi dimensiune în mai multe parți,

cu forme şi dimensiuni realizate în prealabil, în vederea folosirii lor în această formă sau în

vederea unor prelucrări ulterioare, având în acest caz adaosurile necesare.

Operația de tăiere se aplică:

materialelor care provin de la alte fabrici (în general turnate sau laminate), sub formă de

semifabricate inițiale pentru uzina respectivă (în uzină sunt denumite în general

materiale)

semifabricatelor proprii, produse în interiorul fabrici.

1.1.4. Tipuri constructive de cuțite folosite la debitare.

În procesul de debitare foarte importanta este calitatea suprafeţei tăieturii cât şi precizia

pieselor obţinute în urma debitării, acestea influenţând în foarte mare măsură calitatea produsului

finit ce are în componenţă aceste piese. Astfel, pentru realizarea unei precizii cât mai mari a

pieselor debitate cât şi a unei calităţi superioare a suprafeţei tăieturii, este necesar ca distanţa

(jocul) dintre cele doua cuţite să fie cât mai mică şi cele două cuţite să fie foarte bine ascuțite.


9 Rezumat

Cutitele de debitat otel beton pot avea dimensiuni 80x45x20 mm cum se poate si in figura de mai

jos.

Figura 1.1. Cutit debitare otel beton.

Cuțitele folosite pentru debitarea sau marunțirea metalelor în industrie pot fi folosite la

presele foarfece la si au o duritate pana la 55 HRC si au o dimensiunile cum se poate observa și

in desenul de mai jos (fig.1.2).

Figura 1.2. Cuțit debitare/marunțire materialele fieroase.


10 Rezumat

1.2. Materiale pentru confecţionarea cuţitelor pentru debitat.

Oţelurile pentru scule de aşchiere pot fi slab aliate, mediu aliate sau înalt aliate (rapide):

drept oţeluri slab şi mediu aliate se utilizează frecvent oţeluri cu conţinut în C > 0,8 % şi

conţinând Cr, W, V, Mn, Mo (elemente carburigene) supuse tratamentului de călire la

martensită şi revenire.

Oţelurile înalt aliate sunt de tip ledeburitic complex aliate cu elemente puternic

carburigene care pe de o parte formează carburi, iar pe de alta se dizolvă în martensită mărindu-i

stabilitatea. Conţinutul în C este mai mare de 8%, iar suma elementelor de aliere peste 10 %. Se

utilizează deformate, prin forjare (pentru spargerea reţelei de ledeburită aliată formată din carburi

fragile) şi supuse tratamentelor termice de călire şi revenire joasă[17],[7]. Natura materialului

folosit este impusă de viteza de aşchiere, temperatura de lucru, solicitările mecanice, duritatea

necesară sculei etc.

Cerinţele la care trebuie să răspundă un astfel de material sunt:

- conductibilitate bună pentru a ceda uşor căldura dezvoltată în utilizare;

- prelucrabilitate bună prin deformare plastică şi aşchiere;

- menţinerea durităţii în intervalul de temperatură de lucru;

- stabilitate la roşu;

- rezistenţa la şocuri termice, la oboseală, la oxidare la cald;

- tenacitate şi călibilitate bună.

Realizarea materialelor (aşchiere, deformare, matriţare etc.) a solicitat şi solicită o gamă

largă de materiale pentru scule. De asemenea fabricarea instrumentelor de măsură necesită

materiale cu anumite caracteristici (stabilitate structural şi dimensional, rezistenţa la uzare etc).

Oţelurile pentru scule de deformare la cald sau la rece sunt oţeluri mediu şi înalt aliate cu

conţinut în C > 0,6 % aliate cu Cr, V, Mn, Si, W care răspund la următoarele cerinţe: călibilitate

mare, susceptibilitate la supraîncălzire, la decarburare, duritate bună, rezistenţă la uzare ridicată.

Oţelurile pentru instrumente de masură au în mare măsură aceeaşi compoziţie cu cele

pentru scule de aşchiere şi pentru cementare. Se utilizează ca principale elemente de aliere Cr

1,3-1,6 % şi Mn 0,9 %. Principala lor caracteristică este coeficientul de dilatare foarte mic şi

stabilitatea dimensională bună.

Varietatea mare de oţeluri pentru scule destinate prelucrării materialelor, a impus

stabilirea unor criterii de clasificare:

a) după compoziţia oţelului şi al condiţiilor de lucru;

b) după proprietăţile de întrebuinţare şi elementele de aliere dominante;

c) după compoziţia chimică.


11 Rezumat

Clasele de oţeluri de scule

a) oţelurile folosite în ţara noastră sunt prezentate în tabelul 1.1.

Oţelurile nealiate de scule clasa 1.1 – sunt folosite pentru prelucrări la rece sau la cald cu sau

fără îndepărtare de material.

Oţelurile aliate de scule clasa 2 şi 3 sunt folosite pentru fabricarea sculelor aşchietoare,

pentru scule de deformare la rece (T ≤ 2500C) sau la cald (T > 2500C) şi pentru scule

pneumatice[14].

Oţelurile rapide clasa 4 sunt folosite pentru scule aşchietoare (cu pondere mare) dar şi

pentru scule de deformare la rece sau la cald.

1.4.Concluzii.

Studiile efectuate asupra procedeelor de realizare industrială în stadiul actual a sculelor

de prelucrare prin presare la cald şi la rece au evidenţiat următoarele:

În scopul recondiţionării elementelor active ale sculelor de prelucrare sunt utilizate în

practică o gamă largă de oţeluri înalt aliate şi mediu aliate tipizate şi standardizate în funcţie de

cerinţele concrete de utilizare şi de ofertele producătorilor de materiale metalice. Elementele cu

pondere în oţelurile de scule sunt: cromul, molibdenul, vanadiul şi în mod deosebit pentru

oţelurile de prelucrare prin presare la cald: wolframul, care datorită mărimii mari a cristalelor

blochează fluajul aliajelor.

De asemenea în studiul efectuat asupra materialelor ce stau la baza realizării elementele

active de debitat pentru realizarea cercetărilor ce urmează se va folosi materialul de bază W

1.2767 fiind un material recomandat de către fabricanţii acestor tipuri de scule. Acest oţel este

utilizat pentru scule, cu o duritate mare şi o rezistenţă la uzură de asemenea mare. Deoarece are o

bună conductivitate termică, fisurează foarte greu având în vedere mediul de lucru în care este

exploatat.

CAPITOLUL II TEHNOLOGII DE RECONDITIONARE PRIN SUDARE

2.1 Generalitați.

Procedeele de recondiţionare prin sudare se folosesc în scopul depunerilor de material

pentru compensarea uzărilor, a recuperării pieselor cu fisuri, crăpături sau spărturi, pentru

îmbinarea unor piese rupte sau a elementelor componente ale unor dispozitive sau construcţii


12 Rezumat

sudate.

Aceste procedee au următoarele avantaje:

- nu este necesar utilaje complexe, costisitoare sau complicate;

- operaţiile pregătitoare ale suprafeţelor nu sunt dificile, de cele mai multe ori, reducându-se

la simple spălări sau degresări;

- sunt productive, eficiente şi au un cost redus, putându-se mecaniza şi automatiza;

- pot fi recondiţionate piese care înglobează o mare valoare de manoperă şi material.

În comparaţie cu alte procedee de recondiţionare, procedeele prin sudare prezintă însă şi

unele dezavantaje:

- stratul depus poate fi cu denivelări crescând volumul prelucrărilor mecanice ulterioare;

- temperaturile ridicate realizate în cusături în timpul sudării pot modifica structura

materialului de bază (al piesei), de aceea, după recondiţionare, acestea pot fi supuse unor

tratamente termice.

Procedeele de recondiţionare prin sudare şi încărcare a pieselor se clasifică în două mari categorii: prin topire (fig.2.1) .

Fig.2.1. Clasificarea procedeelor de recondiționare prin sudare prin topire.

2.2. Concluzii

Studiile efectuate asupra procedeelor de realizare industrială în stadiul actual a sculelor

de prelucrare prin presare la cald şi la rece au evidenţiat următoarele:


13 Rezumat

Preocupările actuale ale cercetătorilor sunt îndreptate spre găsirea şi aplicarea unor

metode moderne de diminuare a uzării de abraziune şi impact pentru prelungirea duratei de viaţă

a cuţitelor. Una din cele mai cunoscute dintre aceste metode este încărcarea prin sudare cu aliaje

dure care este abordată şi dezvoltată în această lucrare, aceasta metoda ofera mai multe avantaje

cum ar fi:

- Creşterea durabilităţii în exploatare a pieselor încărcate prin sudare, comparative cu piesele

neîncărcate, în mod curent, de 6 ori;

- Reducerea consumurilor energetice cu până la 35% prin eliminarea operaţiilor specifice

procesului clasic de fabricaţie;

CAPITOLUL III OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT

3.1. Tendințe actuale în domeniul abordat

Datorită importanței studiilor privind recondiționarea prin sudare a pieselor uzate, în

ultimii ani s-a observat apariția unor noi direcții de abordare. Acest lucru se datorează necesității

îmbunătățire și totodată creșterii caracteristicilor fizico-chimice.

Compoziția materialului de bază dar și solicitările la care sunt supuse cuțitele

pentru debitat oțel beton ridică probleme majore asupra recondiționării acestor piese. În

industrie, cuțitele utilizate pentru debitare sunt supuse unor acțiuni elementare, ceea ce duce la

uzarea și la înlocuirea sculei. Recondiționarea acetor scule, este o bună sursă pentru reducerea

costurilor de mentenanță a utilajelor pentru deformare plastică la rece. Elementele active a

cuțitului trebuie să prezinte proprietăți mecanice speciale precum duritate ridicată, rezistență și o

bună stabilitate termică pentru a putea susține regimuri de lucru continue.

Dezvoltăriile înregistrate pe plan mondial impun noi criterii asupra proceselor de

încărcare. Una dintre cele mai noi tehnologii de recondiționare a suprafețelor uzate este

procedeul de incărcare prin sudare CMT.

Având în vedere că cercetările din domeniul încărcariilorprin procedeul de sudare cold

metal transfer sunt relativ restrânse, mai ales în cazul recondiționării părților active ale utilajelor

pentru deformare plastică, prin prezenta teză îmi propun să contribui prin cercetări experimentale

la evaluarea procedeului de recondiționare și îmbunătățire a straturilor active pe cuțitele de

debitat oțel beton.


14 Rezumat

3.2. Delimitarea domeniului de cercetare.

Lucrarea de faţă se axează asupra următoarelor domenii de cercetare:

Analiza tipurilor de structuri echipamente folosite pentru debitare, a defecțiunilor ce apar

în urma a tăierii și în urma metalului folosit pentru cuțitele folosite la tăiere.

Analiza sculelor de deformare plastică de tip cuțite, ce alcătuiesc echipamentul propriu-

zis, ținând cont de caracteristicile dimensionale și geometrice, de mișcările efectuate în

procesul de debitare și de principalele tipuri de uzuri ce apar.

Cercetările s-au axat pe elaborarea unei noi tehnologii de recondiționare a cuțitelor de

debitat prin tehnologii de încărcare prin sudare, care să confere rezistență ridicată la

uzare.

Elaborarea, realizarea şi testarea unui material de adaos special, de tip vergea tubulară,

destinată încărcării prin sudare.

.Determinarea experimentală a fiabilității și compararea acesteia cu cea folosită in mod

nornal.

3.3. Obiectivele cercetării.

Unul dintre obiective este de a realiza o tehnologie originală de recondiționare a unor

cuțite de debitat utilizați la echipamentele de tăiere a oțelului beton, urmărindu-se creșterea

durabilității și implicit a fiabilității în exploatare.

Din analiza uzurilor înregistrate la o serie mare de cuțite de debitat aflați în dotarea

echipamentelor de tăiere, s-a constatat că în zona activă se produc modificări substanțiale în

geometria acestora.

Asupra acestor două cazuri mi-am îndreptat în mod deosebit cercetările în cadrul tezei de

doctorat, propunând următoarele patru obiective (direcții) principale de acțiuni în vederea

realizării obiectivului propus.

Obiectivul 1. Analiza fenomenelor de uzare specifice echipamentelor tehnologice, care

determină în mod frecvent scoaterea din funcţiune a acestora cu exemplificări de diferite tipuri,

precum şi efectul acestora.

Obiectivul 2. Cercetarea şi stabilirea unei tehnologii optime de recondiţionare prin

sudare, a unui cutit din oţelul W1.2767 utilizând procedeul de incarcare prin sudare CMT, pentru

care se vor stabili parametrii folosiţi la testele experimentale.

Obiectivul 3. Testarea comportării în exploatare a cutitelor recondiționate prin sudare cu

procedeul CMT.


15 Rezumat

CAPITOLUL IV CERCETARII PIVIND RECONDITIONAREA PRIN SUDARE A CUTITELOR

DESTINATE DEBITARII MATERIALELOR FIEROASE.

4.1. Recomandări tehnologice în cazul recondiţionării prin procedeul de sudare

MAG – CMT.

Procedeele de încărcare prin sudare se aplică pieselor care în procesul de funcționare

(exploatare) sunt supuse unor solicitări complexe, în vederea realizării unor sisteme de

autoprotecție la uzare[1]

În prezent o nouă variantă de sudare MIG-MAG este varianta Cold Metal Transfer

(CMT), , la care se folosește îndeosebi tehnologia desprinderii asistate a picăturii. În cazul

acestui procedeu de sudare, dacă parametrii tehnologici de sudare au fost corect aleși, ar trebui

ca la fiecare atingere controlată a sârmei de materialul de bază să se desprindă o singură

picătură de material de adaos din sârma electrod. Rezultatul se poate numi ,,sudarea picătură cu

picătură”.

4.2. Determinarea experimentală a parametrilor optimi pentru încărcarea prin

sudare cu procedeul CMT.

4.2.1. Materialul de baza.

Pentru realizarea probelor experimentale s-a utilizat W.1. 2767 ca material bază cu

urumătoarele proprietăți mecanice și compozitia chimica.

Tabelul 4.1

Materialul Compoziţia [%]

SR EN 4957 C Mn Si P S Cr Mo Ni

45NiCrMo16

W1.2767

0.4-

0.5

0.2-

0.5

0.10-

0.40

0.0-

0.03

0.0-

0.03

1.2-1.5 0.15-0.35 3.8-4.3

La realizarea obiectivelor din teza de doctorat am folosit baze de date a materialelor

care se referă la fabricarea unor echipamente tehnologice (matriţe, ştanţe, cuţite, etc.) destinate

operaţiilor de deformări plastice ( debitări) precum şi a unei baze materiale proprii, în cadrul

căreia s-au realizat cercetările şi experimentările legate de recondiţionarea acestor scule

tehnologice uzate.

În ceea ce priveşte destinaţia cuţitelor, acestea se utilizează pentru operaţii de tăiere a

ţaglelor, a tablelor (profilelor), a fabricării unor suporţi metalici (prin deformare plastică-

îndoire).


16 Rezumat

Cercetările experimentale au constat în întocmirea unei tehnologii de recondiţionare, a

cuţitelor de debitat precum şi în destinat operaţiei de încărcare prin sudare cu procedeul de

incarcare CMT(could metal transfer). [23]

Materiale utilizate pentru fabricarea cuţitelor

Alegerea materialelor pentru execuţia elementelor de măcinare este determinată de:

natura procesului de măcinare ( frecare, strivire sau impact );

coeficientul de abrazivitate a combustibilului ce urmează a se măcina, exprimat

prin uzura specifică [ g/t ], [ g/kWh ];

tipul presei(prese de balotat sau prese de mărunţit);

temperatura la care are loc procesul de măcinare.

O foarte bună comportare la uzare o au oţelurile aliate cu nichel, deoarece nichelul le

conferă o bună duritate, cu proprietaţi deosebite la călire. La concentraţii mari de nichel,

oţelurile prezintă o structură martensitică, aceasta fiind caracterizată printr-o rezistenţă la uzare

foarte ridicată. Din astfel de oţeluri se execută piese intens solicitate la uzare: şenile pentru

tractoare grele, fălci pentru concasoare, elemente de măcinare la presele pentru măcinat fier,

macazuri pentru căi ferate, piese de tăiere pentru maşini agricole, etc.

Oţelul înalt aliat cu nichel cuprins în domeniul 3.8 şi 4.3 %.Aliajul poate fi utilizat

pentru confecţionarea pieselor supuse uzării, atunci când în timpul funcţionării este supus la

presiuni şi la şocuri. Oţelurile martensitice au o rezistenţă la uzarea abrazivă de aproximativ 10

ori mai mare decât a oţelurilor carbon care au aceeaşi rezistenţă mecanică[26].

Caracteristica principală a oţelurilor martensitice o constituie faptul că prezintă

rezistenţă mare la uzare în condiţii de solicitare la şoc.

Acest lucru se datorează procesului de ecruisare care se explică prin:

creşterea densităţii dislocaţiilor ca urmare a activării surselor Frank-Read din

planele cu orientare mai puţin favorabilă şi ca urmare se produce o multiplicare a

barierelor în calea mişcării dislocaţiilor;

formarea martensitei de deformare la suprafaţa solicitată;

separarea carburilor datorită micşorării parametrilor reţelei şi eliminării

carbonului din soluţie, în urma creşterii gradului de deformare.

Cuţitele montate maşinile de debitat otel beton, care au o viteză de uzură de câteva ori

mai mare decât cele folosite cu un aliaj mai mare de nichel, au fost confecţionate iniţial din OT

60-3. Durata de funcţionare a acestor cuţite este de 300-400 ore [37].

În aceste condiţii au fost testate şi alte materiale şi soluţii de cuţite, ale căror caracteristici

sunt prezentate în tabelul 4.2.


17 Rezumat

Tabelul 4.2

Materialul

Compoziţia [%] Duritatea

supra-

feţei de

uzura

Rezistenţa

relativă la

uzură

C Mn Si Ni Cr Mo Alte

elemen-

te

OT60-3 0.4-

0.5

0.4-

0.8

0.25-

0.5

- - - - 155HB 100

C-120 (OL

matriţă)

1.8-

2.2

0.15-

0.45

0.15-

0.45

0.35 11-

13

- S, P 50-53

HRC

190

E-4

0.3-

0.5

34 HRC 140

VM0CN17

turnat

0.4 0.45 0.31 1.69 1.15 0.53 V,S,P 370 HB 142

2A-1273-2 1.96 0.58 0.58 1.5 1.41 0.41 P,S 420 HB 220

Gridur-65 5-6 - - - 20-

24

8-10 - 850 HB 160

FeCr5W

0.5-

0.7

0.9-

1.1

0.9-

1.1

- 5-6 1.3-

1.6

W=1.2-

1.5

V=0.3-

0.5

55 HRC -

W.1 2767 0.4-

0.5

0.2-

0.5

0.1-

0.4

3.8-

4.3

1.2-

1.5

0.15-

0.25 P,S

55-60

HRC 300

Datele cunoscute referitoare la materialele destinate execuţiei cuţitelor pentru tăiat au

indicat că cele mai potrivite aliaje pentru a satisface aceste proprietăţi este oţel de scule, prin

efectul cumulat al elementelor de aliere şi al tratamentelor termomecanice aplicate.[3][4].

Gama oţelurilor româneşti standardizate pentru cuţite este relativ restrânsă şi orientată

spre oţeluri mediu aliate cu conţinutul redus de nichel. Astfel pentru fabricarea cuţitelor de

tăiere este indicat otelul 45NiCrMo16 (SR EN 4957) elaborat conform standardelor româneşti

cât şi europene.

În exploatare, cuţitele confecţionate din aceste oţeluri sunt călite şi revenite [4] şi

prezintă caracteristicile aferente acestei stări [80].

În scopuri practice, se poate aprecia că duritatea după revenire depinde liniar de


18 Rezumat

parametrul de revenire, dacă oţelul nu are tendinţă de durificare secundară[101], calculat cu

relaţia:

tTP log18 (4.1)

În care T este temperatura de revenire în K, iar t durata revenirii în ore.

Tendinţa spre fragilizare la reîncălzire se poate aprecia cu parametrul de fisurare la

reîncălzireΔG (G0. nefisurare) sau cu parametrul de fisurare la rece PSR (PSR 0,

nefisurare).

Astfel pentru determinarea parametrului de fisurare la reîncălzire se utilizează relaţia[5]:

G = 3,3Mo + Cr + 8,1V – 2% , (4.2)

cu respectarea condiţiei Cr 1,5.

Pentru cel mai utilizat oţelul respectiv 45NiCrMo16 (SR EN 4957) parametrul de fisurare la reîncălzire calculat pentru procentele maxime ale elementelor de aliere, are valorile:

G (45NiCrMo16 (SR EN 4957)) = −0,21 < 0 fără pericol de fisurare. Proprietatile aliajului 45NiCrMo16, este un oţel de scule aliat prin prelucrare la rece, cu

duritate si tenacitate mare.

4.2.2. Materialul de adaos.

Caracteristicile materialelor de adaos pentru încărcare şi domeniile de utilizare ale

acestora, sunt specifice tipului de aliaj depus prin sudare şi nivelului de aliere al acestuia.

Faptul că materialul de adaos (MA) cu aceste materiale, este in mod obişnuit aliat cu Cr, W şi V,

iar in unele cazuri cu Mo, Ni şi Co. Conţinutul de carbon al acestor depuneri este de obicei fixat

între limitele restrânse, 0,4 - 0,5 %.

Cromul este prezent într-un procent de 1.2-1.5 %, procent ce pare a fi potrivit pentru a

realiza cel mai bun compromis între duritate şi tenacitate.

Materialul de adaos cu aceste materiale în stare sudată, prezintă structuri de procesare

formate din martensită, austenită reziduală şi carburi complexe[17].

Duritatea la temperaturi ridicate este o proprietate importantă a acestor aliaje. Wolframul

şi molibdenul sunt elemente ce confera fermitate, datorită vitezelor reduse de difuzie a acestor

atomi, carburile complexe nu se dizolvă şi rămân înglobate în masa incărcării sub formă de

particule. Aceasta contribuie la scăderea lentă a durităţii MA de la 50-60 HRC în stare sudată, la

40-50 HRC la temperaturi care nu depăşesc 600C. Peste 600C duritatea MA scade rapid şi la

650C este aproximativ 30 HRC.

După un tratament termic de recoacere MA este prelucrabil prin aşchiere, recâştigând

duritatea prin călire şi revenire[18].


19 Rezumat

Compoziţia chimică prescrisă prin standardul analizat şi duritatea MA în stare sudată

sunt prezentate în tabelul 4.3.

Tabelul 4.3.

Materialul de

adaos

Compoziţia [%]

SR EN 14700 C Mn Si P S Cr

OK Autrod 13.91 0.44 0.39 3.05 0.018 0.002- 9.28

Analiza datelor prezentate anterior evidenţiază faptul că este oportun a se stabili ca

material de referinţă o sârma a cărui metal depus este un aliaj de tipul Fe-Cr-Si.

Studiul caracteristicilor de prospect ale materialelor de adaos destinate reconditionării

prin sudare a cutitelor pentru deformări la rece.

Depunerile efectuate cu acest material sunt rezistente la şocuri moderate sau mari,

eroziune prin abraziune la temperaturi ridicate şi şocuri termice. Acest material de adaos este

destinat recondiţionării sculelor uzate confecţionate din oţel de scule sau durificării părţilor

active ale sculelor noi confecţionate din oţeluri carbon sau slab aliate care lucrează la

temperaturi ce nu depăşesc 550C.

Incarcările sunt tolerabile, duritatea MA se menţine ridicată la temperaturi care nu

depăşesc valorile menţionate.

Depunerile efectuate cu sarma OK Autrod 13.91, ating duritatea prescrisă după una sau

două reveniri.

4.2.5. Temperatura de preîncălzire.

Piesele încărcate sunt un sistem la care participă de cele mai multe ori două componente

distincte din punctul de vedere al compoziţiei chimice şi anume depunerea şi materialul de bază.

Acest fapt are repercursiuni asupra coeficientului de dilatare şi a punctelor critice de

transformare, care pot să difere esenţial în timpul proceselor de încălzire-răcire şi să genereze, la

nivelul ansamblului celor doua metale, tensiunile tranzitorii sau remanente, care ating uneori

valori mari ce pot produce fisurarea sau chiar exfolierea depunerilor.

Una din metodele frecvente de reducere a susceptibilităţii la fisurare a structurilor

încărcate este preîncălzirea componentelor. Nivelul şi modul de aplicare ale preîncălzirii este

influenţat de numărul, lungimea, natura şi distribuţia fisurilor acceptate. Nivelul de fisurare

acceptat este una din condiţiile tehnice de calitate ale pieselor încărcate, fiind stabilit la început.

Temperatura minimă de preîncălzire (Tpi) se alege în aşa fel încât susceptibilitatea la fisurare a

piesei încărcate să fie mai mică, sau cel mult egală cu cea admisă prin proiectare .


20 Rezumat

Stabilirea temperaturii de preîncălzire este o problemă complexă, dependentă de mai

mulţi factori. În general, Tpi se stabileşte experimental pe piese reale, prin tatonări succesive. În

unele cazuri particulare temperatura de preîncălzire a fiecarei componenta conţinută de piesa

încărcată (Tpi) se poate determina printr-o metodă specifică, urmând a se alege ca Tpi a

ansamblului valoarea maximă obţinută pentru componentele ansamblului .

În cele ce urmează se prezintă două dintre metodele specifice de determinare a Tpi.:

Metoda cu ajutorul temperaturilor critice de transformare, este aplicabilă fabricatelor

executate din materiale care în procesul de încălzire-răcire suferă transformări structurale, în

urma cărora în zonele caracteristice, depunerea şi respectiv zona influenţată termic, apar

constituenţi fragili (martensită, bainită etc.), sensibili la fisuri. În acest caz temperatura de

preîncălzire a materialului analizat Tpi se stabileşte la o valoare superioară sau egală cu cea a

temperaturii de apariţie a constituenţilor fragili. Temperaturile critice de transformare pot fi

evidenţiate prin metode clasice de determinare sau pentru oţelurile inoxidabile martensitice sau

martensito-feritice pe cale analitică.

Ca metodă experimentală se recomandă analiza dilatometrică, datorită faptului că

aceasta este precisă şi expeditivă pentru un anumit caz dat.

Metoda cu ajutorul carbonului echivalent, care este aplicabilă numai în cazul oţelurilor

carbon sau slab aliate .

Se determină carbonul echivalent (Ce) cu ajutorul relaţiei:

Ce =C+

5241354156VPSiCuCrMoNiMn [%] (4.3)

03,101,01,03,006,028,008,05,0 Ce

Efectele preîncălzirii se manifestă prin:

scăderea vitezei de răcire a zonelor caracteristice. Aceasta face ca transformările

structurale care au loc la nivelul MA şi ZIT să fie mai lente şi mai apropiate de echilibru,

fapt ce creează posibilitatea reducerii cantitative a constituenţilor fragili şi a conţinutului

de gaze ale zonelor respective;

uniformizarea relativă a câmpului termic al ansamblului bimetalic care face ca tensiunile

tranzitorii să scadă. Această scădere este lentă dacă temperatura de preîncălzire este

inferioară temperaturilor de variaţie în salturi a coeficienţilor de dilatare a

componentelor participante în cadrul bimetalului şi semnificativă în caz contrar;

mărirea temperaturilor maxime ale ciclurilor termice din ZIT. Fenomenul menţionat

poate duce la creşterea grăunţilor cristalini şi la diminuarea caracteristicilor ZIT, fiind

întâlnit de exemplu în variantă bimetal, a ştanţelor pentru prelucrarea la rece unde,


21 Rezumat

pentru a evita lăţimea fâşiei de supraâncălzire s-a utilizat un material de bază cu

granulaţie fină;

diminuarea conţinutului de hidrogen difuzibil din depunere;

transformări de revenire în metalul de bază, dacă acesta este în stare călită şi/sau

fenomene de îmbătrânire;

creşterea cheltuielilor de producţie şi scăderea productivităţii muncii.

Temperatura între cordoane este dată de temperatura depunerii sau a metalului de bază

din zona adiacentă la care se poate depune următorul strat. Prescrierea acestui parametru se

impune numai în cazul în care încărcarea se face prin mai multe treceri şi este necesar controlul

vitezei de răcire, a fiecărui rând în parte sau prevenirea încălzirii excesive a regimului de

încărcat. Prin controlul vitezei de răcire a fiecărui rând se urmăreşte obţinerea unor depuneri

omogene din punct de vedere structural.

Pentru prevenirea încălzirii excesive se recomandă ca temperatura între rânduri să nu

depăşească temperatura de apariţie a martensitei sau a unor constituenţi fragili în metalul de

încărcat.

Depunerile sunt constituite, în general, din mai multe rânduri şi uneori din mai multe

straturi.

Modul de aşezare al acestora în cadrul depunerii influenţează nivelul calitativ al

suprafeţelor încărcate. Aceasta influenţă se manifestă în mod deosebit asupra diluţiei, a

omogenităţii depunerii şi a nivelului tensiunilor reziduale.

În mod obişnuit, pătrunderea la sudare este de cca 1/3 din lăţimea b a rândului de sudură.

Această valoare asigură o legătură stabilă între cele două elemente şi o diluţie a metalului depus

de 10...40%, în funcţie de procedeul utilizat şi de densitatea de curent folosită la sudare[41].

În cazul în care încărcarea se face cu pendulare este indicat ca aceasta să nu depăşească

de trei ori diametrul electrodului. Ordinea de sudare se stabileşte în aşa fel încât să conducă, în

piesa încărcată, la tensiuni şi deformaţii minime, pe cât posibil echilibrate.

Tratamente termice după sudare.

Tratamentele termice după sudare se aplică în principal, în scopul obţinerii unor

caracteristici cerute în exploatare sau al unor facilităţi în procesul de fabricaţie a pieselor

încărcate. Dintre acestea se menţionează: mărirea siguranţei în exploatare, creşterea stabilităţii

dimensionale, reducerea sensibilităţii la fisurare, îmbunătăţirea prelucrabilităţii prin aşchiere etc.

Prametrii tehnologici prescrişi tratmentelor după sudare trebuie să asigure, frecvent, un

compromis între cei recomandaţi pentru materialele ce concură la realizarea ansamblului piesă

încărcată. Acestea sunt de cele mai multe ori diferite din punctul de vedere al compoziţiei


22 Rezumat

chimice, al structurii şi al procedeului de obţinere, fapt ce poate duce la manifestări de

incompatibilitate la anumite tratamente a pieselor încărcate.

După scopul urmărit tratamentele termice după sudare se clasifică în :

tratamente de dehidrogenare;

tratamente de recoacere;

tratamente de îmbunătăţire a caracteristicilor mecanice prin călire-revenire;

tratamente de precipitare;

tratamente speciale sau combinaţii ale acestora.

Calculul temperaturii de preîncălzire se poate calcula prin mai multe metode pentru

calculul temperaturii de preîncălzire. Metoda de calcul folosita in această lucrare este metoda

seferian.

Calculul temperaturii de preîncălzire prin metoda Seferian se realizează conform relaţiei:

푇푝푟 = 350 퐶푒(1 + 0.005푆)− 0.25 (4.4)

푇푝푟 = 350 ∗ 0,821 = 287°퐶

În care carbonul echivalent Ce se calculează conform relaţiei (4.3), iar S este grosimea

componentelor de sudat în mm.Temperatura de preâncălzire este de 287°.

Diametrul sarmei se stabileşte în funcţie de scopul urmărit, grosimea depunerii şi de

accesibilitatea în zona de încărcat [8]. Pentru depuneri de grosimi reduse se recomandă

utilizarea unor sârme cu diametrul mic, care să permită obţinerea dimensiunilor prescrise la o

singură trecere. În cazul realizării unor depuneri cu grosime mare este preferabilă folosirea

sârmelor cu diametre mari, deoarece asigură o productivitate mai mare.

Sârmele pentru încărcare prin sudare se produc cu următoarele diametre: 0,5-0,6-0,8-

1.00-1,2-1,25-1,6-1,8 mm .

Diametrele sârmelor tubulare sunt cuprinse în general între 0,8 şi 2,5 mm[15] .

Curentul de sudare (Is) are influenţă directă asupra cantităţii de căldură furnizată de arc

şi ca urmare influenţează volumul de metal topit. Pentru condiţii identice de încărcare, la

creşterea curentului de sudare creşte adâncimea de pătrundere, creşte diluţia şi se reduce lăţimea

rândului.

Din considerente economice este de preferat să se lucreze cu curenţi mari, care permit

obţinerea unor productivităţi ridicate .

Curentul de sudare şi mai ales densitatea acestuia influenţează de asemenea coeficienţii

de trecere prin arc a elementelor de aliere. O parte dintre acestea se pot vaporiza la o


23 Rezumat

temperatură prea ridicată. În unele cazuri valoarea lui Is este limitată în aşa fel încât să conducă

la obţinerea diluţiei proiectate[13].

Curenţii utilizaţi depind în mare măsură de materiale folosite pentru încărcare, iar

valorile acestora trebuie să se încadreze în cele recomandate de producătorii materialelor de

încărcare.

Tensiunea arcului este proporţională cu lungimea acestuia, fiind dependentă de natura

materialelor utilizate. Tensiunea mică caracterizează un arc scurt, deci pătrundere mare şi lăţime

mică. În aceleaşi condiţii de încărcare, cu creşterea tensiunii creşte lăţimea sudurii şi scade

adâncimea de pătrundere.

Tensiunea arcului Ua, în(V), are o variaţie definită în general prin relaţia:

aa LbaU (4.5)

în care:

a şi b sunt constante, care depind de materialele de sudare utilizate;

La – lungimea arcului.

Energia liniară reprezintă energia electrică administrată procesului de sudare pe

unitatea de lungime a cordonului (El) , ea fiind stabilită prin relaţia:

El = ∗ ∗ ƞ ∗ 10 (4.6)

În care :

U-tensiunea de sudare;

Is- Intensitatea de sudare;

Vs-viteza de sudare;

Ƞ- eficiența procedurii de sudare in conformitate cu EN 1011-1/98-ƞ=0.6

Parametrii tehnologici primari influenţează dimensiunile cordonului şi ale zonei

influenţate termomecanic, precum şi stabilitatea arcului şi rata depunerii. Pătrunderea creşte

liniar cu creşterea curentului de sudare, creşte cu un maxim funcţie de tensiunea arcului şi scade

odată cu creşterea vitezei de sudare.

Analizând principial lucrurile,în anumite limite valorice, observăm că intensitatea

curentului influenţează în sensul creşterii tuturor dimensiunilor cordonului. În schimb, viteza de

sudare influenţează în sensul scăderii tuturor dimensiunilor cordonului de sudură.


24 Rezumat

4.3. Cercetări experimentale privind determinarea parametrilor tehnologici optimi

pentru recondiționarea prin procedeul de sudare MAG - CMT.

4.3.1. Influenta intensitatii asupra proprietatiilor fizico-mecanice ale cordoanelor

depuse.

Cercetările experimentale au constat în întocmirea unei tehnologii de recondiţionare, a

cuţitelor de debitat precum şi în destinat operaţiei de încărcare prin sudare cu procedeul de

incarcare CMT (could metal transfer). Cadrul experimental (figura 4.1) utilizat la realizarea

probelor, este compus din sursa de sudare MIG – MAG CMT TransPuls Synergic 3200 (1),

tractor de sudare Fronius 3200,echipamente existente în dotarea centrului de cercetare C12:

Eco-Tehnologii Avansate de Sudare din cadrul institutului de Cercetare-Dezvoltare-Inovare

aparținând Universității TRANSILVANIA din Brașov.

Fig.4.1. Echipamentul de sudare TransPuls Synergic 3200.

Pregatirea epruvetelor pentru realizarea experimentelor s-a realizat in cadrul

laboratoarelor din Universitatea Transilvania Brasov, debitarea probelor la dimensiunile

150mmX50mmX10mm, s-au trasat linile pentru realizarea cordoanelor cum se poate observa in

figura 4.1.


25 Rezumat

Fig.4.2. Epruveta 1.

S-au realizat un numar de 6 probe experimentale utilizînd proedeul de sudare MIG

MAG – CMT (could metal transfer) cu parametrii tehnologici cuprinşi in specificatia de

incărcare, tabelul 4.4.

Materialul folosit la încercările experimentale este oţelul W 1.2767, acesta fiind

materialul folosit la realizarea componentelor active ale cuţitului. Pentru aceste încercări s-au

folosit parametrii ce sunt evidenţiaţi în tabelul 4.5. ce conţine specificaţia procedurii de sudare.

Tabelul 4.4.

PROCEDEUL DE SUDARE: 141 Denumirea probei: P1-P6

POZIŢIA DE SUDARE: Incărcare

MATERIAL DE BAZĂ: MATERIAL DE ADAOS

MB1

Denumire: W1.2767 Marca : OK Autrod 13.91 Norma: SR EN 4957 Norma: SR EN 14700 Grupa: Dimensiuni (mm): 1.2

Grosime (mm): 10 Diametru (mm): -

Uscare Temp.(°C) / Timp (ore):

Temp.de preîncălzire (C): 250-300° Debit gaz De protecţie: 10-12 l/min. Temp. între straturi (°C): - La rădăcină:

SCHEMA DE PREGĂTIRE A DEPUNERII

SUCCESIUNEA OPERAŢIUNILOR DE ÎNCĂRCARE PRIN SUDARE

Rând Proc.

sud.

Dimensiu-ne

material depus

Inten-sitatea curentului (A)

Ten-siunea (V)

Tip cure-nt

Viteza de avans a sârmei m/min

Viteza de

sudare (mm/min

)

Energia liniară

introdu-să

1. 141 1.2 110 20.40 CC+ 3.5 500 0,027 2. 141 1.2 130 21.00 CC+ 4.1 500 0,033 3. 141 1.2 150 21.30 CC+ 4.7 500 0,038 4. 141 1.2 170 21.90 CC+ 5.4 500 0,045 5. 141 1.2 190 23.00 CC+ 6.2 500 0,052 6. 141 1.2 210 24.10 CC+ 7.2 500 0,061


26 Rezumat

Aspectele probelor experimentale incarcate prin sudare sunt prezentate in tabelul 4.5

Tabelul 4.5

.Proba 1 Intensitatea de sudare IS: 110 A. Viteza de sudare VS: 500 mm/min. Viteza sârmei Ve: 3.5m/min. Tensiunea U : 20.40 V.

Proba 2

Intensitatea de sudare IS: 130 A.

Viteza de sudare VS: 500 mm/min.

Viteza sârmei Ve: 4.1m/min.

Tensiunea U : 21 V.

Proba 3




Tensiunea U : 21.3 V.

Proba 4



Viteza sarmei Ve: 5.4m/min.


Proba 5




Tensiunea U : 23 V.

Proba 6






27 Rezumat

Pentru determinarea proprietaţilor fizico – mecanice ale coordoanelor depuse prin sudare

cu intensităţii diferite, se vor realiza analize macro si microstructurale, incercări de duritate şi a

coeficientilor de frecare.

4.3.2. Analiza microstructurala a cordoanelor incărcate prin sudare cu intensitaţii

diferite.

Analiza micro a cordoanelor incărcate prin sudare s-a realizat respectând prescripţiile

tehnice prevăzute SR EN 1231.

Pentru obţinerea esantioanelor metalografice, probele experimentate au fost debitate,

rectificate in secţiune transversală obţinându-se o rugozitate de 1 mm; şlefuirea probelor cu

ajutorul hârtiei abrazive cu următoarele granulaţii:, 800, 1000, 1200 1500 si 2000; realizare de

luciu metalic s-a obţinut prin lustruire la pâsla cu ajutorul suspensiei de alumină (Al2O3) .

Pentru analiza macrostructurală şi microstructurală probele au fost atacate cu o soluţie de

tocionat pe materialul de bază, care are ca si compoziţie : 80 ml de H2O (apa), 20 ml acid

sulfuric (H2SO4) si 10 g tocionat de amoniu (NH4SCN), iar pe condon s-a folosit apă regală care

are in compoziţie 3 parţi acid clorhidric ( 3HCl) si o parte acid azotic (HNO3).

După atacul cu cei doi reactivi s-a realizat analiza macroscopică cu ajutorul

microscopului optic metalografic tip Nikon model Elipse Ma 100 din cadrul Universitătii

Transilvania Braşov (fig.4.3.)

Figura 4.3.Microscop Nikon Elipse Ma 100.

In cordonul 1 depus cu intensitatea de sudare Is=110 A se pot observa in microstructură,

materialului de bază (fig 4.4), zonă influenţată termic(fig.4.5) si materialul de adaos( fig.4.6).


28 Rezumat

Fig.4.4. Structura material de baza

a) b)

Fig.4.5. Structura ZIT

a) b)

Fig.4.6. Material de adaos

In cordonul 1 cu intensitatea de 110 A structură material de bază întâlnit în figura

4.4. are în componenţă Martensită + Austenită, reziduală atacul s-a efectuat cu solutie de

tocionat, cu o mărirea de 1000x şi are o duritate de 54.50 HRC.

Zona influenţată termic (fig4.5 a si b), s-a atacat cu soluţie de tocionat si apă regală

conţine structură de cristale columnare si are o duritate de 60.60 HRC.

Materialul depus (fig.4.6 a si b.) este format din cristale predominante columnare şi

echiaxe de soluţie solidă neomogenă FeNiCrMo cu o duritate de 63.07 HRC.


29 Rezumat

Fig.4.7. Structura materialului de bază

a) b)

Fig.4.8. Structura ZIT atacată cu soluţie de tocionat şi apă regală.

a) b)

Fig.4.9. Materialul depus.

In proba 2 cu intensitatea de sudare 130 A, structura materialului de bază întâlnit în

figura 4.7 are în componenţă Martensită + Austenită reziduală atacul s-a efectuat cu soluţie de

tocionat mărirea este de 1000x şi are o duritate de 55.07 HRC.

Zona influenţată termic (Fig.4.8 a) conţine structură Martensitică cu urme de

Austenită reziduală, la o mărire de 200X şi se poate observa o pătrundere bună a materialului

depus in materialul de bază, iar in figura 4.8 b mărirea cu microscopul este de 500X şi are o


30 Rezumat

duritate de 61.83 1HRC, atacul pe zona infulenţată termic fiind realizat cu două solutii cu apă

regală in cordon şi solutie de tocionat in materialul de baza.

Materialul depus (fig.4.9 a si b), este format din cristale columnare şi echiaxe de

soluţie solidă neomogenă FeNiCrMo + Martensită, cu o duritate de 64.87 HRC.


a) b)

Fig.4.11 Structura ZIT atacată cu soluţie de tocionat şi apă regală.

a) b)

Fig.4.12. Materialul depus, marire de 500X.


31 Rezumat

La proba 3 cu intensitatea de sudare 150 A structura materialului de bază (fig. 4.10. ) se

poate observa Martensită + Austenită reziduală atacul s-a efectuat cu solutie de tocionat la o

mărire de 1000x cu o duritatea de 53.93 HRC.

Zona influenţată termic(fig.4.11 a si b) conţine structura Martensitică cu urme de

Austenită reziduala şi are o duritatea de 59.60 HRC.

Materialul depus din figura 4.12 , este format dintr-o soluţie solidă neomogenă cu cristale

columnare, cu o duritate de 63.00 HRC.

Fig.4.13 Materialul de bază

a) b)

Fig.4.14 Zona influenţată termic.

a) b)

Fig.4.15. Materialul de adaos.


32 Rezumat

In materialul de bază din figura 4.13 se poate observa o structură Martensitică in

stare de revenire cu Austenită reziduală, atacul facându-se cu soluţie de tocionat şi mărire de

1000x si o duritate de 55.63 HRC.

In figurile 4.14 se poate observa zona de trecere de la cordon, la materialul de bază

având o structură dendridică, având o duritate de 58.60 HRC.

Materialul de adaos din figura 4.15 se poate observa o structură de cristale

predominant columnare şi echiaxe de solute solidă neomogenă FeNiCrMo şi se poate observa

trecerea de la materialul depus la materialul de bază cu o duritate de 64.63 HRC.

In figura 4.16 la materialul de bază W.12767 se poate observa o structură

Martensitică +Austenită reziduală, fiind atacat cu soluţie de tocionat şi marită la microscop de

1000X având o duritate de 54.94 HRC.

Zona infulenţată termic (fig.4.17) se poate obseva austenita reziduală, după atacul

cu soluţia de tocionat şi apă regală si o mărire de 1000X având o duritate de 60.60 HRC.

Materialul depus din figura 4.18. este format din cristale predominant dendritice şi

echiaxe de soluţie solidă neomogenă FeCrMoV + Martensită + Troostită, carburi de Cr, cu o

duritate de 64.00 HRC.


a) b)



33 Rezumat

a) b)



a) b)


a) b)

Fig.4.21 Materialul de adaos.


34 Rezumat

Structura material de bază din figura 4.19 incărcat prin sudare cu procedeul de

sudare CMT cu intensitatea de sudare 210 A. este format din Martensită+ Austenită reziduală,

atacul s-a efectuat cu solutie de tocionat la o mărire de 1000x cu o duritate de 56.07 HRC.

Zona influenţată termic din figura 4.20 conţine urme de Austenită reziduală, cu

cristale dendridice si are duritatea de 62.83 HRC.

Materialului depus din figura 4.21. este format din cristale predominant dendritice şi

echiaxe de soluţie solidă neomogenă FeNiCrMo, cu o duritate de 64.07 HRC.

In urma rezultatelor analizei microstructurale reiese că materialul de bază are o

structră martensitică, iar material de adaos o structură de cristale columnare.

4.3.3. Analiza incercăriilor de duritate a cordoanelor incărcate prin sudare cu

intensitatea diferită.

După încărcarea epruvetei prin sudare acestea s-au debitat pe o direcţie perpendiculară

pe cordon în primă fază după care s-au realizat probe separate ce conţin o singură depunere

acestea fiind numerotate de la 1 la 6 în funcţie de intensitatea curentului folosit.

Determinarea durităţiilor s-a realizat pe durimetrul Rockwell. Au fost efectuate

determinări ale durităţii HRC rezultatele privind valorile de duritate ale probelor sudate cu

procedeul CMT manual pentru fiecare cordon în tabelul 4.6.

Duritatea s-a luat timp de 15 secunde cu ajutorul unei contragreutăţii de 10 newtoni,

realizandu-se un numar de 5 amprente pe fiecare zona în parte, pe materialul de bază, pe zona

influenţată termic, pe materialul de adaos care se pot urmări in tabelul 4.6.

Tabelul 4.6. Nr.

Probă

Intensitatea curentului

(A) Zona DURITATE HRC Duritate

medie Amprenta nr. 1 Amprenta nr. 2 Amprenta nr. 3 Amprenta nr. 4 Amprenta nr. 5

CORDON 1 110

MB 54.4 54.1 54.6 54.5 54.9 54.50

ZIT 61.1 59.8 59.5 61.3 60.9 60.60

MA 63.3 63.2 62.9 63.1 62.8 63.07

CORDON 2 130

MB 55.1 54.9 54.6 55.2 55.3 55.07

ZIT 62.1 61.3 61.5 61.9 62.3 61.83

MA 64.3 64.2 64.9 65.1 64.8 64.67

CORDON 3 150

MB 53.2 53.9 54.1 53.8 54.2 53.93

ZIT 59.9 59.8 59.6 59.3 59.4 59.60

MA 62.8 62.9 63.1 62.6 63 63.00

CORDON 4 170

MB 55.4 55.2 55.8 55.9 55.7 55.63

ZIT 58.9 58.8 58.6 58.3 58.4 58.60

MA 64.5 64.9 64.6 64.8 64.3 64.63

CORDON 5 190

MB 54.2 54.9 55.1 54.8 55.2 54.93

ZIT 60.9 60.8 60.6 60.3 60.4 60.60

MA 63.8 63.9 64.1 63.6 64 64.00


35 Rezumat

CORDON 6 210

MB 56.1 55.9 55.6 56.2 56.3 56.07

ZIT 63.1 62.3 62.5 62.9 63.3 62.83

MA 64.3 64.2 63.9 64.1 63.8 64.07

In figurile ce urmează se poate urmării evolutia durităţii HRC la materialul de bază,

zonă influenţată termic si materialul de adaos.

Fig.4.22 Evoluţia durităţii la proba 1

Fig.4.23 Evoluţia durităţii la proba 2.

54.4 54.1 54.6 54.5 54.9

61.159.8 59.5

61.3 60.9

63.3 63.2 62.9 63.1 62.8

50

52

54

56

58

60

62

64

66

Durit

ate

HRC

Proba 1

Evolutia duritatii HRC

Duritate MB

Duritate ZIT

Duritate MD

55.1 54.9 54.6 55.2 55.3

62.161.3 61.5 61.9 62.3

64.3 64.2 64.9 65.1 64.8

50

52

54

56

58

60

62

64

66

Durit

ate

HRC

Proba 2


Duritate MB

Duritate ZIT

Duritate MD


36 Rezumat




53.2 53.9 54.1 53.8 54.2

59.9 59.8 59.6 59.3 59.4

62.8 62.9 63.1 62.6 63

50

52

54

56

58

60

62

64

66

Durit

ate

HRC

Proba 3


Duritate MB

Duritate ZIT

Duritate MD

55.4 55.2 55.8 55.9 55.7

58.9 58.8 58.6 58.3 58.4

64.5 64.9 64.6 64.8 64.3

50

52

54

56

58

60

62

64

66

Durit

ate

HRC

Proba 4


Duritate MB

Duritate ZIT

Duritate MD

54.2 54.9 55.1 54.8 55.2

60.9 60.8 60.6 60.3 60.4

63.8 63.9 64.1 63.6 64

50

52

54

56

58

60

62

64

66

Durit

ate

HRC

Proba 5


Duritate MB

Duritate ZIT

Duritate MD


37 Rezumat


Se poate observa în figura 4.23. faptul că în urma incarcarii prin procedeului CMT la o

intensitate de 130 A duritatea în zona influenţată termic este mai mare decât în materialul depus

fiind benefică depunerii realizate.

Fig.4.29 Reprezentarea durităţii HRC în funcţie de intensitatea curentului.

Rezultatele determinărilor de duritate au prezentat valori de 54...64 HRC, durități

satisfăcătoare pentru realizarea suprafețelor active ale majorității sculelor pentru deformare

plastică. În dorința de realizare a unor straturi cu duritate sporită, direct prin sudarea de

depunere, s-a recurs la o preîncălzire a materialului de bază, cu scopul reducerii riscului de

fisurare în ZIT și cu scopul prelungirii timpului de răcire a materialului depus. Având în vedere

56.1 55.9 55.6 56.2 56.3

63.162.3 62.5 62.9 63.3

64.3 64.2 63.9 64.1 63.8

50

52

54

56

58

60

62

64

66Du

ritat

e H

RC

Proba 6


Duritate MB

Duritate ZIT

Duritate MD

50.00

55.00

60.00

65.00

70.00

110 130 150 170 190 210

Dur

itate

HR

C

Intensitatea curentuluiIs [A]


Duritate MB

Duritate ZIT

Duritate MD


38 Rezumat

compoziţia materialui depus, respectiv conţinutul ridicat de siliciu, poate fi estimată posibilitatea

durificării stratului prin precipitarea unor faze secundare la temperaturi de 350-400oC. În aceste

condiţii s-a recurs la preîncălzirea materialului de bază înaintea sudării şi la răcirea foarte lentă

după sudare. Temperatura de preîncălzire aleasă a fost de 287oC.

Preîncălzirea materialului de bază este necesară şi în cazul aplicării operaţiei de încărcare

a suprafeţei sculelor de deformare plastică. Aceste scule sunt executate din oţeluri aliate cu un

conţinut mediu sau ridicat de nichel, care la sudare prezintă un risc scăzut de fisurare. Pentru

reducerea riscului de fisurare materialul trebuie să se afle într-o stare de echilibru şi înaintea

sudării este necesară preîncălzirea.

4.3.4. Determinarea rezistenţei la uzura a straturilor depuse cu intensitaţii diferite. Aparatul are ca scop determinarea experimentală, cu mare precizie, a coeficienţilor statici

de frecare, cu ajutorul unui pin, aflat în mişcare relativă de translaţie. Pin-ul este dintr-un oţel cu

duritatea medie de 65-70 HRC şi epruvetele dintr-un oţel pentru scule. [2]

Coeficienţii de frecare pot fi determinaţi în funcţie de materialul pin-ului, rugozitatea

suprafeţei, sensul de prelucrare a suprafeţelor în contact, condiţiile de ungere, temperatură etc.

Determinările coeficientului de frecare au fost efectuate pe un tribometru din cadru

Universităţii Transilvania Braşov(fig.4.30). Principiul de lucru al tribometrului utilizat este

componenţa statică a cuplei de frecare şi anume un pin cu diametrul de 5.95 mm dintr-nu oţel de

scule, călit şi revenit, la temperatură scăzuta, este poziţionat pe proba ce urmează a fi analizată şi

încărcată cu o forţă prestabilită. Pinul este montat într-un dispozitiv conceput ca un mecanism de

transfer al forţei de apăsare, care în acest caz a fost de 10 N. Forţele de frecare rezultate în urma

contactului dintre pin şi probă, aflată în mişcare de rotaţie pe suport, sunt măsurate cu ajutorul

unui senzor, prin deviaţiile foarte mici elastice ale braţului. Senzorul măsoară continuu, cu o

viteza de achiziţie de Hz, forţa tangenţiala si furnizează apoi valorile coeficienţilor de frecare în

condiţii dinamice.

Această metodă permite determinarea şi studiul comportamentului la frecare şi uzare al

epruvetelor care sunt supuse testelor. Astfel, viteza de uzare, atât a pinului cât şi a probei

analizate se calculează prin intermediul volumului de material pierdut în timpul testelor.

Calcularea secţiunii uzate pentru fiecare probă s-a realizat în cazul testelor din această teză cu

ajutorul unui profilometru, de tip Tylor-Hobson [25].

Montajul experimental este alcătuit din tribometrul folosit pentru determinarea

caracteristicilor tribologice, uzarea şi coeficienţii dinamici de frecare, profilometru care este

montat pentru a determina adâncimea profilului pe care l-a realizat bila de uzare în deplasarea sa

pe suprafaţa piesei încărcate. S-a folosit un lot de 6 piese pregătite pentru a fi testate prin frezare,

realizând un contur care să permită prinderea piesei în universalul tribometrului astfel încât


39 Rezumat

fiecare piesa în parte să fie poziţionată în centrul aparatului pentru ca încercarea să se poată

realiza pe zona în care s-a realizat depunerea evidenţiată[38].

Echipamentul este alcătuit din tribometrul folosit pentru determinarea caracteristicilor

tribologice, uzarea şi coeficienţii dinamici de frecare, profilometru care este montat pentru a

determina adâncimea profilului pe care l-a realizat pinul de uzare în deplasarea sa pe suprafaţa

piesei încărcate. S-a folosit un lot de 5 epruvete pregătite pentru a fi testate prin frezare,

realizând un contur care să permită prinderea piesei în universalul tribometrului astfel încât

fiecare proba să fie poziţionată în centrul aparatului pentru ca încercarea să se poată realiza pe

zona în care s-a realizat depunerea cordonului.[2]

Fig.4.30 Tribometru.[00]

1-Tribometru;2- Profilometru; 3- Computer preluare date.

Pentru determinarea coeficientului de frecare s-a folosit materialul de baza iar apoi s-au

folosit probele cu intensitatea diferita, s-au ales cordoanele cu duritatiile cele mai mari, prima

proba aleasa fiind sudata cu intensitatea de 130 A, cu o duritate de 64.67 HRC si a doua proba a

fost cea cu intensitatea de sudare de 170 A şi o duritatea de 64.63 HRC, la aceaste probe s-a

utilizat un pin cu diametrul de 5.95 mm si lungimea de 29 de mm cu dutitatea de 70 HRC,

parametri folosiţi sunt urmatorii:

Raza descrisă : 4.50 [mm]

Viteza lineară : 27.65 [cm/s]

Încărcare : 10.00 [N]

Condiţia de oprire. : 3000 [rot/ min]

Oprire efectivă : rotaţii

Rata de achiziţie: 200.0 [hz]

Temperatura : 24.00 [oC]

Umiditate : 32.00 [%]


40 Rezumat

Timpul de realizare: 5 min

Proba este formată din:

Material depus : OK Autrod 13.91

Material de bază : W 1.2767.

In figura 4.31 este prezentat graficul testării materilului de bază la care s-a obţinut

coeficientul de frecare de 1.136 . Iar pentru probele 2 si 4 s-a obtinut coeficientul de frecare de

0.609 respectiv 0.801.

Fig. 4.31. Determinarea coeficientului de frecare asupra materialui de baza.

Fig. 4.32. Determinarea coeficientului de frecare a cordonului 2.


41 Rezumat


În urma testelor realizate se poate observa o creştere a durităţii în materialul depus ce este

influenţată de intensitatea curentului de sudare în cazul depunerilor cu intensitatea de 170A ,

ajungând ca la intensitatea de 130A, în urma rezultatelor obţinute, rezistenţa sa fie cea mai

ridicată. Intensitatea de 170A nu este indicată a se folosi, datorită faptului că o duritate ridicată

creează neplăceri la realizarea profilului după depunere, astfel timpul de frezare respectiv

aducerea la valoarea iniţială sau la cota dorită, creşte timpul fiind neproductiv în operaţiile

ulterioare. Indicate sunt valorile mai mici de 130A pentru ca depunerea să fie optimă din punctul

de vedere al rezistenţei la uzare, al durităţii obţinute şi al costurilor referitoare la operaţiile

ulterioare depunerii.

4.3.5. Determinarea energiei liniare a straturilor depuse cu intensităţii diferite. Energia liniara este o masură relativă a energiei termice transferate pe unitatea de

lungime de sudură. Este un factor important deoarece, similar temperaturii de preâncălzire şi

temperaturii intre straturi influenţează timpul de răcire, care la rândul său poate afecta structura

metalurgică, deci proprietăţile mecanice atât in metalul depus cât şi in zona influentaţă termic.

Calculul energiei liniare este dependent de parametrii de sudare al regimului tehnic ales

pentru incărcarea prin sudarea unui oţel W.1.2767 şi de factorul de energie ce depinde de

procesul de sudare aplicat.

In figura 4.34 este prezentat graficul evoluţiei energiei liniare care s-a obţinut in urma

vitezei şi intensitaţii de sudare.


42 Rezumat

Se poate observa că in funcţie de intensitatea de sudare, energia liniara este in scadere,

deci pătrunderea materialului de adaos in materialul de bază este mai mică.

Fig.4.34 Reprezentarea energiei liniare în funcţie de intensitatea curentului.

4.3.6 Influenţa vitezei de sudare asupra proprietaţiilor fizico-mecanice ale cordoanelor

depuse.

Pregătirea epruvetelor pentru realizarea experimentelor s-a realizat in cadrul

laboratoarelor din Universitatea Transilvania Braşov, debitarea probelor la dimensiunile

150mmX50mmX10mm, s-au trasat linile pentru realizarea cordoanelor.

S-au realizat un numar de 6 probe experimentale utilizand proedeul de sudare MIG

MAG – CMT (could metal transfer) cu parametrii tehnologici cuprinsi in specificaţia de

incărcare tabelul 4.7.

Tabelul 4.7.

PROCEDEUL DE SUDARE: 141 Denumirea

probei:

P7-P12



MB

1

Denumire: W1.2767 Marca : OK Autrod 13.91

Norma: SR EN 4957 Norma: SR EN 14700

Grupa: Dimensiuni (mm): 1.2

Grosime (mm): 10 Diametru (mm): - Uscare Temp.(°C) / Timp (ore):

Temp.de preîncălzire (C): 250-300 Debit

gaz

De protecţie: 10-12 l/min.

Temp. între straturi (°C): - La rădăcină:

SCHEMA DE PREGĂTIRE A DEPUNERII SUCCESIUNEA OPERAŢIUNILOR DE

ÎNCĂRCARE PRIN SUDARE

0,027

0,033

0,038

0,045

0,0520,061

110

130

150

170

190

210In

tens

itate

a de

suda

re [A

]

Energia liniară [J/cm]

Evolutia energiei de sudare


43 Rezumat

Rând

Proc

.

sud.

Dimensiu-

ne material

de adaos

Intensitatea

curentului

(A)

Tensiunea

(V)

Tip

cure-

nt

Viteza

de

avans

a

sârmei

m/min

Viteza de

sudare

(mm/min)

Energia

liniară

introdusă

7. 141 1.2 130 21.00 CC+ 4.1 300 0,055

8. 141 1.2 130 21.00 CC+ 4.1 350 0,047

9. 141 1.2 130 21.00 CC+ 4.1 400 0,041

10. 141 1.2 130 21.00 CC+ 4.1 450 0,036

11. 141 1.2 130 21.00 CC+ 4.1 550 0,030

12. 141 1.2 130 21.00 CC+ 4.1 600 0,027

Materialul folosit la încercarile experimentale este oţelul W 1.2767, acesta fiind

materialul folosit pentru scule pentru lucru la rece. Pentru aceste încercări s-au folosit parametrii

ce sunt evidenţiaţi în tabelul 4.8., care conţine specificaţia procedurii de sudare.

Aspectele probelor experimentale incărcate prin sudare sunt prezentate in tabelul 4.8.

Tabelul 4.8.

Proba 7





Proba 8






44 Rezumat

Proba 9





Proba 10





Proba 11





Proba 12





Pentru determinarea proprietăţilor fizico – mecanice ale coordoanelor depuse prin sudare

cu viteza de sudare diferită, se vor realiza analize macro si microstructurale, incercări de

duritate şi a coeficientilor de frecare.

4.3.7. Analiza microstructurala a cordoanelor incarcate prin sudare cu viteze de

sudare diferite.

Analiza micro a cordoanelor incarcate prin sudare s-a realizat respectând prescripţiile

tehnice prevăzute SR EN 1231.

Pentru obţinerea eşantionaelor metalografice, probele experimentale au fost debitate/rectificate in secţiune transversală obţinându-se o rugozitate de 1 mm. Slefuirea probelor cu ajutorul hârtiilor metalgrafice cu următoarele granulaţii:, 800, 1000, 1200 1500 şi 2000, realizare de luciu metalic s-a obţinut prin lustruire la pâsla cu ajutorul suspensiei de alumină (Al2O3) .

Pentru analiza macrostructurală şi microstructurală probele au fost atacate cu o solutie de tocionat pe materialul de bază, care are ca şi compoziţie : 80 ml de H2O (apă), 20 ml acid


45 Rezumat

sulfuric (H2SO4) şi 10 g tocionat de amoniu (NH4SCN), iar pe condon s-a folosit apă regală care are in compoziţie 3 părţi acid clorhidric ( 3HCl) şi o parte acid azotic (HNO3).

In cordonul 7 depus cu intensitatea de sudare Vs=550 mm/min se pot observa in

micorstructurile, materialul de bază (fig 4.35), zona influenţată termic (fig.4.36 a si b) şi

materialul de adaos( fig.4.37 a si b).


a) b)

Fig.4.36. Zona influenţată termic

a) b)

Fig.4.37. Material de adaos


46 Rezumat

In cordonul 7 cu viteza de sudare de 550 mm/min, structura materialului de bază

întâlnită în figura 4.35. are în componenţă Martensită + Austenită reziduală, atacul s-a efectuat

cu soluţie de tocionat, mărirea este de 1000x şi are o duritatea de 55.93 HRC.

Zona influenţată termic(fig4.36), s-a atacat cu soluţie de tocionat si apă regală,

conţine structură dentritică cu urme de austenită reziduală şi are o duritatea de 61.60 HRC.

Materialului depus (fig.4.37.) este format din cristale columnare şi echiaxe de soluţie

solidă neomogenă FeNiCrMo cu o duritate de 62.70 HRC.

In proba 8 cu viteza de sudare de , structura material de bază întâlnit în figura 4.38

are în componenţă Martensită + Austenită reziduală atacul s-a efectuat cu soluţie de tocionat

mărirea este de 1000x şi are o duritate de 56.63 HRC. Zona influenţată termic (Fig.4.39) conţine

structură Martensitică cu urme de Austenită reziduală, conţine duritatea de 59.60 HRC.


a) b)

Fig.4.39. Structura ZIT.


47 Rezumat

a) b)

Fig.4.40. Materialul depus.

Materialul depus din figura 4.40. este format din cristale predominant dendritice şi

echiaxe de soluţie solidă neomogenă FeCr + Martensită, cu o duritate de 65.63 HRC.


a) b)

Fig.4.42. Structura ZIT.


48 Rezumat

a) b) Fig.4.43 Materialul depus, atac cu apă regală.

La proba 9 cu viteza de sudare 400mm/min, structura materialului de bază (fig. 4.41.) se

poate observa Austenită reziduală, atacul s-a efectuat cu soluţie de tocionat la o mărire de

1000x cu duritatea de 54.93 HRC.

Zona influenţată termic(fig.4.42) conţine structura Martensitică cu urme de Austenită

reziduala şi are o duritate de 60.60 HRC

Materialul depus din figura 4.43. este format dintr-o soluţie solidă neomogenă cu cristale

columnare de FeCr , cu o duritate de 64.03HRC.


a) b) Fig.4.45 Zona influenţată termic.


49 Rezumat

a) b)


In materialul de bază a probei 10 cu viteza de sudare de 350 mm/min din figura 4.44

se poate observa o structură Martensitică in stare de revenire cu Austenită reziduală, atacul s-a

făcut cu solutie de tocionat şi mărirea este de 1000x cu o duritate de 56.07HRC.

In figura 4.45 se poate observa zona de trecere de la cordon la materialul de bază

având o structură columnară observându-se şi grăunţi austenitici cu o duritate de 60.50 HRC

Materialul de adaos din figura 4.46 se poate observa o structura de cristale predominant

dendridice si echiaxe de solute solidă neomogenă FeNiCrMo şi se poate observa trecerea de la

materialul depus la materialul de bază cu o duritate de 63.07HRC.

In figura 4.47 la materialul de bază W.12767 din cordonul 11 se poate observa o

structură Martensitică +Austenită reziduală, fiind atacat cu soluţie de tocionat şi marită la

microscop de 1000X având o duritate de 56.943 HRC. Zona infulenţată termic (fig.4.48) se

poate obseva Austenita reziduală dupa atacul cu soluţia de tocionat şi apă regală si o mărire de

1000X având o duritate de 59.27 HRC. Materialului depus din figura 4.49. este format din

cristale predominant dendritice şi echiaxe de soluţie solidă neomogenă FeCrMoV + Martensită,

cu o duritate de 61.67 HRC.



50 Rezumat

a) b)


a) b)



a) b) Fig.4.51 Zona influenţată termic.


51 Rezumat

a) b)


Structura material de bază din figura 4.50 incarcat prin sudare cu procedeul de sudare CMT cu viteza de sudare de 600 mm/min. este format din Martensită+ Austenită reziduală atacul s-a efectuat cu solutie de tocionat la o mărire de 1000x cu o duritatea de 55.07 HRC. Zona influenţată termic din figura 4.51 conţine urme de Austenită reziduală, cu cristale dendridice şi are duritatea de 61.83 HRC. Materialului depus din figura 4.52. este format din cristale predominant dendritice şi echiaxe de soluţie solidă neomogenă FeNiCrMo, cu o duritate de 63.07 HRC.

4.3.8. Analiza incercăriilor de duritate a coordoanelor incărcate prin sudare cu viteză de sudare diferită.

După încărcarea epruvetei prin sudare acestea s-au debitat pe o direcţie perpendiculară pe cordon în primă fază, după care s-au realizat probe separate ce conţin o singură depunere acestea fiind numerotate de la 7 la 12, în funcţie de viteza de sudare folosita.

Au fost efectuate determinări ale durităţii HRC rezultatele privind valorile de duritate ale probelor sudate cu procedeul CMT manual pentru fiecare cordon din tabelul 4.10.

Amprenta s-a luat timp de 15 secunde cu ajutorul unei contragreutăţii de 10 newtoni, realizăndu-se un numar de 5 amprente pe fiecare zonă in parte, pe materialul de bază, pe zona influenţată termic, pe materialul de adaos care se pot urmări in tabelul 4.10.

Tabelul 4.10. Nr.

Proba

Viteza de

sudare Zona DURITATE HRC

Duritate medie

Amprenta nr.1 Amprenta nr. 2 Amprenta nr.3 Amprenta nr.4 Amprenta nr. 5

CORDON 7

300 MB 56.2 56.1 56.6 56.5 56.9 56.43

ZIT 59.1 58.8 58.5 59.3 59.9 59.27

MA 61.3 61.2 61.9 62.1 61.8 61.67

CORDON 8

350 MB 56.1 55.9 55.6 56.2 56.3 56.07

ZIT 60.1 60.3 60.5 60.9 61.3 60.50

MA 63.2 63.1 63 63.1 62.8 63.07


52 Rezumat

CORDON 9

400 MB 54.2 54.9 55.1 54.8 55.2 54.93

ZIT 60.9 60.8 60.6 60.3 60.4 60.60

MA 63.8 63.9 64.1 63.6 64.1 64.03

CORDON 10

450 MB 56.4 56.2 56.8 56.9 56.7 56.63

ZIT 59.9 59.8 59.6 59.3 59.4 59.60

MA 65.5 65.9 65.6 65.8 65.3 65.63

CORDON 11

550 MB 55.2 55.9 56.1 55.8 56.2 55.93

ZIT 61.9 61.8 61.6 61.3 61.4 61.60

MA 62.8 62.9 62.1 62.6 63.1 62.70

CORDON 12

600 MB 55.1 54.9 54.6 55.2 55.3 55.07

ZIT 62.1 61.3 61.5 61.9 62.3 61.83

MA 63.3 63.2 62.9 63.1 62.8 63.07

In figurile ce urmează se poate urmării evoluţia durităţii HRC la materialul de bază,

zona influenţată termic şi materialul de adaos.



56.2 56.1 56.6 56.5 56.9

59.1 58.8 58.5 59.3 59.961.3 61.2 61.9 62.1 61.8

505254565860626466

Durit

ate

HRC

Proba 7


Duritate MB

Duritate ZIT

Duritate MD

56.1 55.9 55.6 56.2 56.3

60.1 60.3 60.5 60.9 61.363.2 63.1 63 63.1 62.8

505254565860626466

Durit

ate

HRC

Proba 8


Duritate MB

Duritate ZIT

Dutitate MA


53 Rezumat




54.2 54.9 55.1 54.8 55.2

60.9 60.8 60.6 60.3 60.4

63.8 63.9 64.1 63.6 64.1

50

52

54

56

58

60

62

64

66

Durit

ate

HRC

Proba 9


Duritate MB

Duritate ZIT

Dutitate MA

56.4 56.2 56.8 56.9 56.7

59.9 59.8 59.6 59.3 59.4

65.5 65.9 65.6 65.8 65.3

50

52

54

56

58

60

62

64

66

Durit

ate

HRC

Proba 10


Duritate MB

Duritate ZIT

Dutitate MA

55.2 55.9 56.1 55.8 56.2

61.9 61.8 61.6 61.3 61.462.8 62.9

62.1 62.6 63.1

50

52

54

56

58

60

62

64

66

Durit

ate

HRC

Proba 11


Duritate MB

Duritate ZIT

Dutitate MA


54 Rezumat


Se poate observa în figura 4.59. faptul că în urma incărcării prin procedeul CMT la o

viteză de 450 mm/min duritatea în materialul de adaos este mai mare decât în zona influenţată

termic fiind benefică depunerii realizate.

Fig.4.59 Reprezentarea durităţii HRC în funcţie de viteza de sudare.

Rezultatele determinărilor de duritate au prezentat valori de 54...65 HRC, durități

satisfăcătoare pentru realizarea suprafețelor active ale majorității sculelor pentru deformare

plastică. În dorința de realizare a unor straturi cu duritate sporită, direct prin sudarea de

depunere, s-a recurs la o preîncălzire a materialului de bază, cu scopul reducerii riscului de

fisurare în ZIT și cu scopul prelungirii timpului de răcire a materialului depus. Având în vedere

compoziţia materialui depus, respectiv conţinutul ridicat de siliciu, poate fi estimată posibilitatea

55.1 54.9 54.6 55.2 55.3

62.161.3 61.5 61.9 62.3

63.3 63.2 62.9 63.1 62.8

50

52

54

56

58

60

62

64

66

Durit

ate

HRC

Proba 12


Duritate MB

Duritate ZIT

Dutitate MA

50.0052.0054.0056.0058.0060.0062.0064.0066.0068.0070.00

300 350 400 450 550 600

Dur

itate

HR

C

Viteza de sudare Vs (mm/min)


Duritate MB

Duritate ZIT

Duritate MD


55 Rezumat

durificării stratului prin precipitarea unor faze secundare la temperaturi de 250-300oC. În aceste

condiţii s-a recurs la preîncălzirea materialului de bază înaintea sudării şi la răcirea foarte lentă

după sudare. Temperatura de preîncălzire aleasă a fost de 287oC. Preîncălzirea materialului de

bază este necesară şi în cazul aplicării operaţiei de încărcare a suprafeţei sculelor de deformare

plastică. Aceste scule sunt executate din oţeluri aliate cu un conţinut mediu sau ridicat de nichel,

care la sudare prezintă un risc scazut de fisurare. Pentru reducerea riscului de fisurare materialul

trebuie să se afle într-o stare de echilibru şi înaintea sudării este necesară preîncălzirea.

4.3.9. Determinarea rezistenţei la uzură a straturilor depuse cu viteze de sudare

diferite.

Montajul experimental este alcătuit din tribometrul folosit pentru determinarea

caracteristicilor tribologice, uzarea şi coeficienţii dinamici de frecare, profilometru care este

montat pentru a determina adâncimea profilului pe care l-a realizat bila de uzare în deplasarea sa

pe suprafaţa piesei încărcate.

S-a folosit un lot de 2 piese pregătite pentru a fi testate prin frezare, realizând un contur

care să permită prinderea piesei în universalul tribometrului astfel încât fiecare piesa în parte să

fie poziţionată în centrul aparatului pentru ca încercarea să se poată realiza pe zona în care s-a

realizat depunerea evidenţiată.

Pentru determinarea coeficientului de frecare s-a folosit materialul de baza iar apoi s-au

folosit probele cu intensitatea diferită, s-au ales cordoanele cu durităţiile cele mai mari, prima

probă aleasă fiind sudată cu viteza de sudare de 450 mm/min A, cu o duritate de 64.03 HRC şi a

doua probă a fost cea cu viteza de sudare de 550 mm/min cu o duritate de 65.63 HRC.

La aceaste probe s-a utilizat un pin cu diametrul de 5.95 mm si lungimea de 29 de mm cu

dutitatea de 70 HRC, parametri folositi sunt următorii:

Raza descrisă : 4.50 [mm]

Viteza lineară : 27.65 [cm/s]

Încărcare : 10.00 [N]

Condiţia de oprire. : 3000 [rot/ min]

Oprire efectivă : rotaţii

Rata de achiziţie: 200.0 [hz]

Temperatura : 24.00 [oC]

Umiditate : 32.00 [%]

Timpul de realizare: 5 min

Proba este formată din:


56 Rezumat

Material depus : OK Autrod 13.91

Material de bază : W 1.2767.

In figura 4.60 si 4.61 sunt prezentate graficele testării pentru probele 9 şi 10 la care s-a

obtinut coeficientul de frecare de 0.832 respectiv 0.775.




57 Rezumat

În urma testelor realizate se poate observa o creştere a durităţii în materialul depus ce este

influenţată de viteza de sudare de 450 mm/min , ajungând ca la intensitatea de 550 mm/min, în

urma rezultatelor obţinute, rezistenţa să fie cea mai ridicată. Viteza de sudare de 450 mm/min nu

este indicată a se folosi datorită faptului că o duritate ridicată creează neplăceri la realizarea

profilului după depunere, astfel timpul de frezare, respectiv aducerea la valoarea iniţială sau la

cota dorită creşte timpul fiind neproductiv în operaţiile ulterioare. Indicata este viteza de sudare

de 450 mm/min pentru ca depunerea să fie optimă din punctul de vedere al rezistenţei la uzare, al

durităţii obţinute şi al costurilor referitoare la operaţiile ulterioare depunerii.

4.3.10. Determinarea energiei liniare a straturilor depuse cu intensităţii diferite. Energia liniară este o măsură relativă a energiei termice transferată pe unitatea de

lungime de sudură. Este un factor important deoarece, similar temperaturii de preincălzire si

temperaturii intre straturi influenţează timpul de răcire, care la rândul sau poate afecta structura

metalurgică, deci proprietăţile mecanice atât in metalul depus cât şi in zona influenţată termic.

Calculul energiei liniare este dependent de parametrii de sudare al regimului tehnic ales

pentru incărcarea prin sudarea unui oţel W.1.2767 şi de factorul de energie ce depinde de

procesul de sudare aplicat.

In figura 4.62 este prezentat graficul evolutiei energiei liniare care s-a obţinut in urma

vitezei si intensităţii de sudare.

Se poate observa că in funcţie de viteza de sudare, energia liniară este in scădere la viteze

mai mari de sudare patrundera materialului de adaos este mai mare.

Fig.4.62 Reprezentarea energiei liniare în funcţie de viteza de sudare.

4.4. Concluzii.

Analizînd datele din acest capitol se pot desprinde următoarele concluzii:

0,0540,047

0,0410,036

0,0300,027

0

10

20

30

40

50

60

70

Vite

za d

e su

dare

[cm

/min

]

Energia liniară [J/cm]

Evolutia energiei de sudare


58 Rezumat

Oţelul W.12767 poate fi utilizat ca material de bază pentru fabricarea sculelor pentru

deformare plastică la rece, prin depunerea prin sudare a unui strat rezistent la uzare realizat

cu materialul de adaos OK Autrod 13.91.

Materialul de adaos OK Autrod 13.91 poate fi utilizat şi la operaţiile de recondiţionare a

sculelor uzate.

Pentru prevenirea fisurării materialului de bază, înaintea încărcării prin sudare, sculele

necesită o preîncălzire la 287⁰C.

Materialul de adaos OK Autrod 13.91, sub formă de vergea tubulară folosit pentru

depunerea straturilor antiuzură, prezintă în stare lichidă o fluiditate foarte bună, fapt care

permite realizarea unor straturi cu suprafaţa uniformă şi grosime redusă. Depunerea cea

mai favorabilă a fost realizată într-un singur strat cu grosime de 1-1,6 mm.

Stratul depus prezintă o rezistenţă înaltă la oxidare şi coroziune. În urma încălzirii la 350-

400⁰C urmată de răcire lentă, s-a păstrat în stratul depus, o duritate foarte mare, cca. 66

HRC şi nu s-au produs oxidări ale suprafeţei încărcare.

În timpul exploatării trebuie evitată menţinerea îndelungată a sculelor la temperaturi de

peste 600⁰C, pentru a se evita fragilizarea zonei de contact dintre MB – MA.

Coeficientul de frecare al stratului depus realizat cu materialul de adaos OK Autrod 13.91

este mai mic decât cel al materialelor consacrate realizării sculelor de deformare plastică la

cald, lucru care creează premiza sporirii durabilităţii.

CAPITOLUL V

RECONDIȚIONAREA EXPERIMENTALĂ A UNOR CUȚITE FOLOSITE LA DEBITAREA OȚELULUI BETON

5.1. Introducere Din analiza rezultatelor obţinute se remarcă comportarea deosebit de bună a depunerilor

obţinute cu procedeul de sudare CMT cu preîncălzire. În aceste condiţii, cercetarea a fost

orientată spre realizarea reconditionarii unui cutit de ghilotina care să înlocuiască actualul cutit,

care se poate observa in figura 5.1.

Fig.5.1. Model de cutit folosit la ghilotina.


59 Rezumat

Studiul de caz s-a realizat la firma CONDMAG SA a arătat că durata medie de utilizare a

sculelor pentru debitat diferă foarte mult în funcție de materiale care se debiteaza, grosimea,

lungimea și dutitatea acestora. De exemplu, în cazul în care duritatea semifabricatului care se

debiteaza nu este mai mica decat duritatea cutitelor, vor apărea forțe și uzuri pronunțate la

cuțitele din extremitatea ansamblului de debitare. Astfel, durata de folosirea a cușitelor de debitat

poate să varieze de la câteva sute de taieri până la câteva mii și zeci de mii de debitarii.

Pentru relevanța studiului, a fost ales cel mai defavorabil caz de utilizare a acestor cuțite,

uzura părții active apărând după un ciclu de aproximativ 500-1000 de debitarii.

In figura 5.2. cutitul ce urmeaza a fi reconditionat, reiese faptul că o parte din piesa este

distrusa şi urmează a fi reconditionata, iar ghilotina nu poate fi folosita până la înlocuirea acestui

cuțit. De la societate comerciala SC Condmag SA Braşov a fost procurat cutitul pentru a realiza

o reconditionare, pentru a înlocui piesa uzata.

Fig.5.2. Cuțit uzat folosit la ghilotină.

Recondiționarea cuțitelor prin încărcare, reprezintă o metodă bună de mărire a duratei de

viață. Recondițonarea acestor cuțite se realizează cu ajutorul unui material de adaos pe muchile

active a cuțitului. Încărcarea se va face prin sudare cu procedeul MIG/MAG CMT (could metal

transfer), în urma rezultatelor obținute se poate remarca faptul că în primul set de probe respectiv

cu inetnsități diferite s-au ales ca parametri de încărcare prin sudare în funcție de duritate și

coeficientul de frecare. S-a ales proba 2 având ca proprietăți, o duritate de 64,67 HRC, cea mai

mare din acest set de probe și coeficientul de frecare de 0,609 cel mai mic în urma testelor

realizate.

În cel de al doilea set de probe respectiv cu viteze de sudare diferite, s-a ales ca parametri

de încărcare prin sudare în funcție de duritate și coeficientul de frecare. S-a ales proba 10 având

ca proprietăți, o duritate de 65,63 HRC, cea mai mare din acest set de probe și coeficientul de

frecare de 0,775 cel mai mic în urma testelor realizate.

5.2. Metoda utililizată pentru recondiționarea cuțitelor.

Recondiționarea cuțitelor pentru debitat oțel beton s-a realizat prin procedeul de încarcare

prin sudare CMT. Cercetarea experimentală a arătat că stratul depus cu are o structură compactă

și o rezistentă superioară la uzare comparativ cu materialul de bază.


60 Rezumat

Am ales să recondiționez 2 cuțite de debitat care prezintă grade diferite de uzură a părții

active. În figura 5.2 se poate observa aspectul unui cuțit cu diferite grade de uzură a părțiilor

active.

În funcție de gradul de uzură, pe fiecare cuțit este necesară depunerea a unui cordon sau 2

cordoane suprapuse parțial. Pentru recondiționare am utilizat echipamentele și parametrii optimi

determinați în investigațiile prezentate în capitolul 4. În figura 5.3 este prezentat echipamentul

utilizat.

Fig.5.3 Instalația de sudare MIG/MAG CMT.

Pentru primul cuțit am folosit parametri optimi din primul set de probe cel cu intensitațiile

de sudare diferite, au fost folosiți parametri probei numarul 2 (tabelul 6.1), iar din setul doi

de probe cel cu viteze diferite de sudare s-au folosit parametri probei 10 (tabelul 6.2).

Pentru recondiționarea cuțitului 1 s-a folosit procedeul de incărcare prin sudare CMT cu

parametri de sudare ce se pot observa in tabelul 6.1

Tabelul 6.1 PROCEDEUL DE SUDARE: 141 Denumirea probei: Cuțitul 1



MB1 Denumire: W1.2767 Marca : OK Autrod 13.91 Norma: SR EN 4957 Norma: SR EN 14700 Grupa: Dimensiuni (mm): 1.2

Grosime (mm): 10 Diametru (mm): - Uscare Temp.(°C) / Timp (ore): Temp.de preîncălzire (C): 250-300 °C

Debit gaz De protecţie: 10-12 l/min.

Temp. între straturi (°C): - La rădăcină:

SCHEMA DE PREGĂTIRE A DEPUNERII SUCCESIUNEA OPERAŢIUNILOR DE ÎNCĂRCARE PRIN SUDARE


61 Rezumat

Rând Proc. sud.

Dimensiu-ne material de

adaos

Intensitatea curentului (A)

Tensiunea (V)

Tip cure-

nt

Viteza de

avans a sârmei m/min

Viteza de sudare

(mm/min)

Energia liniară

introdu-să

1. 141 1.2 130 21.00 CC+ 4.1 500 0,033

Pentru al doilea cuțit s-au folosit parametri de sudare care se pot observa in tabeul 6.2.

Tabelul 6.2

PROCEDEUL DE SUDARE: 141 Denumirea probei:

Cuțit 2



MB1

Denumire: W1.2767 Marca : OK Autrod 13.91 Norma: SR EN 4957 Norma: SR EN 14700 Grupa: Dimensiuni (mm): 1.2

Grosime (mm): 10 Diametru (mm): - Uscare Temp.(°C) / Timp (ore): Temp.de preîncălzire (C): 250-300 °C Debit gaz De protecţie: 10-12 l/min. Temp. între straturi (°C): - La rădăcină:

SCHEMA DE PREGĂTIRE A DEPUNERII

SUCCESIUNEA OPERAŢIUNILOR DE ÎNCĂRCARE PRIN SUDARE

Rând Proc

. sud.

Dimensiu-ne

material de adaos

Intensitatea curentului

(A)

Tensiunea (V)

Tip cure-

nt

Viteza de

avans a

sârmei m/min

Viteza de

sudare (mm/mi

n)

Energia

liniară introdu

-să

1. 141 1.2 130 21.00 CC+ 4.1 500 0,033

După stabilirea parametrilor din tabelul 6.1 s-a realizat prima încărcare la primul cuțit .)

uzat (fig.5.4, in urma recondiționării s-a realizat rectificarea (fig.5.5)


62 Rezumat

Fig.5.4 Cuțitele uzate după sudare.

Fig.5.5 Cuțitele uzate după sudare și rectificare.

CAPITOLUL VI. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUŢII ORIGINALE,

DIRECȚII VIITOARE. 6.1. Concluzii generale

Rezultatele cercetărilor teoretice şi experimentale, dezvoltate pe parcursul elaborării şi

finalizării tezei, au evidenţiat următoarele concluzii:

A fost prezentată structura constructiv funcţională a echipamentelor tehnologice pentru

deformări plastice , a căror fabricare comportă un proces complex de elaborare, forjare,

tratamente termice, prelucrări mecanice, finisare, montare,

S-au analizat procesele de defectare şi de uzare specifice echipamentelor tehnologice, care

determină în mod frecvent scoaterea din funcţiune a acestora cu exemplificări pe diferite

tipuri de materiale, precum şi efectul acestora asupra formei şi dimensiunilor pieselor

obţinute.

Posibilitatea de redare a capacităţii de funcţionare a echipamentelor tehnologice în sistem de

mentenanţă, prin procedee de recondiţionare.

Implementarea în practică a unor procedee eficiente de recondiţionare a echipamentelor

tehnologice printre care se enumeră şi recondiţionarea prin încărcare cu sudură.


63 Rezumat

Au fost prezentate principalele mărci de oţeluri utilizate cu specificarea domeniului de

utilizare, a compoziţiei chimice prescrise acestora.

Au fost analizaţi în amănunt parametrii de lucru ce influenţează procesul de recondiționare.

Sunt prezentate principiile de bază şi particularităţile operaţiilor de încărcare cu electrozi și

cu gaze protectoare, marcându-se rolul structurilor obţinute prin utilizarea unui material de

adaos complet diferit de materialul de bază, comparative cu operaţiile de sudare clasice.

S-a efectuat un studiu comparativ cu privire la durabilitatea cuțitelor proiectate atât în sistem

clasic cât şi modulat şi au fost definiţi principalii indicatori de uzare.

S-a efectuat o analiză amănunţită a oţelurilor utilizate la construcţia cuțitelor, analizându-se

în special comportarea la sudare a acestora calculându-se pentru oţelul 45NiCrMo16

(1.2767), utilizat la experimentări parametrii la preîncălzire, ceea ce a arătat că aceste oţeluri

nu au o tendinţă de fisurare.

A fost determinată, pe baza carbonului echivalent (C e ), sudabilitatea oţelurilor utilizate la

construcţia cuțitelor, observându-se că acestea sunt greu sudabile, dar pot fi supuse unor

operaţii de încărcare (recondiţionare) prin aplicarea unor preîncălziri, determinându-se în

acest sens pentru ambele oţeluri această temperatură de preîncălzire prT 380 0 .

S-a efectuat un studiu amănunţit asupra caracteristicilor sârmei destinată operaţiilor de

încărcare prin sudare, fabricată la nivel mondial, prezentându-se particularităţile acestora faţă

de sârma obişnuiţă pentru sudare.

S-a prezentat fişa tehnologică de fabricare, caracteristicile sârmei (compoziţia chimică,

structura metalografică a metalului depus, durităţile depunerilor) precum şi caracteristicile

tehnologice, valorile obţinute încadrându-se în valorile normale.

S-a conceput şi experimentat o tehnologie de recondiţionare cadru a cuțitelor uzate destinate

debitării oțelului beton, utilizându-se materialul de adaos, obţinându-se o creştere a

numărului de debitări realizate cu aproximativ 20% şi implicit o mărire a durabilităţii acestor

cuțite.

S-a realizat o tehnologie de recondiţionare a cuțitelor destinate debitării oțelului beton,

realizându-se în acest scop creșterea durabilității sculei , confecţionate din oţeluri W.1.2767,

încărcate pe o muchie activă cu cordoane de sudură realizate cu sârma OK Autrod 13.91. S-a

obţinut astfel o creştere a duratei de funcţionare de aproximativ 1,2 ori față de scula folosită

in mod normal.

S-au efectuat studii de privind uzarea materialului care au atestat creşterea durabilității

cuțitelor recondiționate, destinate debitării oțelului beton.


64 Rezumat

6.2. Contribuţii originale.

Prin prisma obiectivelor propuse precum şi în urma rezultatelor cercetărilor teoretice şi

experimentale obţinute pe parcursul elaborării tezei de doctorat, contribuţiile personale pot fi

sintetizate după cum urmează:

S-a analizat compatibilitatea sârmei de tip OK Autrod 13.91 pe materialul de bază

principale din care sunt confecţionate cuțitele de debitat 45NiCrMo16 (1.2767) şi s-au

efectuat toate testele impuse de normativele în vigoare pentru materialele de adaos

(sârma de incărccare).

Experimentarea unei tehnologii de recondiţionare asupra unui set de cuțite uzate,

încărcarea realizându-se cu procedeul de sudare CMT, acestea fiind testate în cadrul unei

societății comerciale, conducând la o creştere a numărului de debitării realizate cu 20% şi

implicit a duratei de funcţionate a acestor cuțite.

S-au analizat fenomenele de uzare specifice a cuțitelor de debitat care determină în mod

frecvent scoaterea din funcţiune a utlajului cu exemplificări de diferite tipuri.

În urma cercetării şi stabilirii unei tehnologii optime de recondiţionare prin sudare a unui

cuțit din oţelul 45NiCrMo16 (W1.2767), s-au stabilit parametrii folosiţi la testele

experimentale care s-au realizat pentru fiecare proba în parte.

S-a realizat determinarea rezistenţei la uzură a materialului depus în urma încercărilor şi

s-au interpretat rezultatele;.

În vederea îmbunătăţirii suprafetelor cuțitelor prin incărcare prin sudare s-a folosit

electrodul OK Autrod 13.91 DIN 8555, realizându-se astfel o aderenţă bună a metalului

depus faţă de metalul de bază şi rezistenţă la uzare.

6.3 Direcții viitoare.

Rezultatele teoretice şi experimentale ale cercetărilor efectuate în cadrul tezei de doctorat

pot conduce în viitor la dezvoltarea următoarelor direcţii de studiu:

Dezvoltarea unor tehnologii de fabricare a cuțitelor prin realizarea acestora dintr-un oţel

nealiat (mai ieftin şi tenace) şi încărcarea cu sudură (cu sârma experimentala) în zonele

suprafeţelor supuse uzării.

Elaborarea de noi materiale pentru încărcare cu performanţe ridicate şi compatibilitate

bună la sudare cu diferite oţeluri de scule.

Studii de mentenanţă a sculelor recondiţionate destinate prelucrărilor prin deformare

plastică.


65 Rezumat

Elaborarea unor modele matematice de proiectare în vederea creşterii durabilității şi

calităţii materialelor de adaos destinate încărcării prin sudare.

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ.

1. Américo Scottia, Vladimir Ponomareva, William Lucas `` A scientific application oriented classification for metal transfer modes in GMA welding`` Journal of Materials Processing Technology- Volume 212, Issue 6, June 2012, Pages 1406–1413.

3. Budău, V.- „Materiale şi tratamente termice pentru structuri sudate”. Editura de Vest 1992.

7. Dinescu, I, Eftimie, L., ş.a., Tehnologia materialelor. Tehnologii de bază, Editura Lux Libris, Braşov 1997.

10. Florin SAPARIUC , Adrian DRAGAN, Ionut UNCU, Alin PARPALEA, Iacob-

Nicolae TRIF,SPECIALIZED DEVICES FOR POSITIONING AND FIXING, THE

MECHANIZATION OF WELDING OPERATION, AFASES 2011, SCIENTIFIC

REASERCH AND EDUCATION IN THE AIR FORCE, pag 964-968 ISSN 2247-3173.

11. Florin SAPARIUC, Ionut UNCU, Maria HERESCU(ROSCA), Camelia

RADU(HANEA), Iacob-Nicolae TRIF, MECHANIZATION AND CONTROL OF THE

WELDING FOR AUTO SEATS STRUCTURE, AFASES 2011, SCIENTIFIC

REASERCH AND EDUCATION IN THE AIR FORCE, pag 959-963 ISSN 2247-3173

12. Gansca Sebastian Gheorghe, Rosca Robert Cristian, Sapariuc Florin, Trif Tudor

Nicolae, Trif Iacob Nicolae, HYBRID SOLUTIONS FOR THE AUTONOMY OF A

MODERN TELECOMMUNICATIONS SITE, The 22nd DAAAM International

Symposium Intelligent Manufacturing & Automation: Power of Knowledge and

Creativity 2011.

13. Iordachescu, M. , lordachescu, D., Scutelnicu, E-, Ruizhervias, J - Valiente, A. ,Cabalero,

L .``Influence of heating source position and dilution rate in achieving overmatched

dissimilar welded joints``. Science and Technology of Welding and Joining. 2010,

DOI:10.1179 /13621711 OX 12693 513264259.

14. Iovănaș D. M., Iovănaș, R., Ceorapin, Torok C. G., Roată I. C, Dozescu S. I., Iovănaș R.

F. ,‖Innovative technologies for manufacturing and reconditioning of plastic deformation

tools‖, Annals of DAAAM for 2010 & Proceedings of the 21th International DAAAM

Symposium 2010, ZADAR, CROATIA, 20-23.10.2010, ISBN 978-3-901509-73-5, ISSN

1726-9687, pp 1137-1138, Editor Branko Katalinic, Published by DAAAM International,


66 Rezumat

Vienna, 2010.

17. Iovănaş, D.M., Binchiciu, A., Simiti-Vaida, I., Naghi, F., Ceorapin, C.G., -“Efficient

materials for facing and reconditioning of the tools fot hot working”,Welding in the

world, London, 2007, vol.51, pg.625-630.

23. Jian Lina, Corresponding author contact information, E-mail the corresponding author,

Ninshu Mab, Yongping Leia, Hidekazu Murakawa ‘’ Shear strength of CMT brazed lap

joints between aluminum and zinc-coated steel’’ Journal of Materials Processing

Technology Volume 213, Issue 8, August 2013, Pages 1303–1310.

26. Luca, V., Serban, E.C., - „Materiale metalice”, Editura „Eastline‖, Braşov, 1995.

37. Popescu, R., - “Ştiinţa şi tehnologia procesării şi prelucrării materialelor”, Editura Lux

41. Robert ROSCA, Lucian FERARU, Florin SAPARIUC, Iacob-Nicolae TRIF,

METALLOGRAPHIC RESEARCHES ON WELDED CONSTRUCTION OF THE

TELECOMMUNICATION ANTENNAE, BRAMAT 2011, Recent ISSN 1582-0246.

48. Sapariuc Florin-Alexandru, Uncu Ionut, Dragan Adrian Marian, Hanea (Radu)

Camelia, Banea Alexandru, Trif_Iacob_Nicolae, MECHANIZATION AND WELDING

CONTROL STRUCTURE METAL SEAT AUTO, The 22nd DAAAM International

Symposium Intelligent Manufacturing & Automation: Power of Knowledge and

Creativity 2011.

78. Voiculescu, I., Geantă, V., ş.a., „SEM analysis of hydrogenated steels surfaces‖, - „5-th

European Conference on Advanced Materials and Processes and Applications‖,

EUROMAT ’97, 21-23 April 1997, Maastrict, Netherlands, Vol. 4 – Materials,

Functionality & Design, p. 65 – 69.

80. Wang M, Liu ZD, Bao ZJ. ``Study on failure mechanism of H13 steel hot-forging dies

for automobile.`` Forging & Stamping Technology 2008; 33:47-48.

85 Williams, J.A., - ―Engineering tribology”, Oxford University Press, Oxford, 1994.

88. You Chul Kim, Terushisa Yamakita, Han Sur Bang Si Yukio - Mechanical behavior on

Welding Residual Stress relief Annealing of Repair Welding in Thick Plate, Quarterly

Journal of the Japan Welding Society, nr. 1, 1988, pag. 53-58;

91. Zhang D, Shan JG, Ren JL. ``Status and development of cladding with high power

density beam.`` Laser Technology 2001; 25:39-42.


67 Rezumat

REZUMAT

Teza de doctorat are ca titlu ” Creşterea durabilităţii sculelor pentru deformaţii

plastice prin operaţii de încărcare prin sudare ” aparține domeniului Ingineriei Industriale,

are un caracter multidisciplinar, în ea se regăsește elemente și noțiuni de analiză cu

element finit și numeroase experimentării.

Obiectivul principal al tezei este optimizarea tehnologiei pentru recondiționarea

părților active unui cuțit folosit la mașinile de debitat oțel beton. În lucrare se urmărește

determinarea parametrilor optimi pentru depunerea unui strat de sudură pentru creșterea

durabilității sculei.

Teza cuprinde o analiza amănunțita a echipamentelor de deformat plastic,

microstructurilor si a caracteristicilor mecanice ale straturilor depuse cu procedeul de

sudare CMT. Comportarea la uzare a straturilor depuse este determinată prin investigații

tribometrice care atestă calitatea superioară a depunerilor și compatibilitatea cu procedeul

de recondiționarea a cuțitelor.

ABSTRACT

The Phd thesis has the title ” Increase sustainability tools for plastic deformation by

loading welding operations” ” belongs to the domain of Industrial Engineering, it has a

multidisciplinary character, is being found elements and notions of finite element

analysis and numerous experimental tests.

The main objective of the thesis is optimizing the technology for reconditioning

the active parts of a knife use at the la reinforced concrete cutting machines. In the

paper is folowing the optimum parameters for a layer of weld deposit to increase

sustainability tool.

The thesis contains a detailed analysis of the deformed plastic equipment,

microstructure and the mechanical characteristics of the layers deposited with the

welding process CMT. The anti-wear behavior of the deposited layers is determined by

tribometric investigations which are attesting the superior quality and the compatibility of

the reconditioning process with the welding process.


68 Rezumat

CURRICULUM VITAE

INFORMAŢII PERSONALE NUME SAPARIUC Florin-Alexandru ADRESĂ Str. Mircea cel batran nr.52 bl.54 sc. B Ap.6 Brasov TELEFON 0727 347 971 E-MAIL [email protected] NAŢIONALITATE Roman DATA NAŞTERII 14.04.1984 EDUCAŢIE ŞI FORMARE 2010 – 2013 Student-doctorand

Universitatea “Transilvania” Braşov Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Materialelor 2009 – 2011 Student-masterand Universitatea “Transilvania” Braşov Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Materialelor 2004 – 2009 Student Universitatea “Transilvania” Braşov Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Materialelor

LIMBI STRĂINE CUNOSCUTE Engleză (bine /bine /bine)

COMPETENTE TEHNICE Cunoştinţe complete ale sistemului de operare MicrosoftWindows şi ale aplicaţiilor uzuale (Microsoft

Office etc.), Editare grafică: CorelDraw, Modelare: SolidWorks

ACTIVITATE ŞTIINŢIFICĂ 5 articole științifice


69 Rezumat

CURRICULUM VITAE

PERSONAL INFORMATION NAME SAPARIUC Florin-Alexandru ADDRESS Str. Mircea cel batran nr.52 bl.54 sc. B Ap.6 Brasov TELEPHONE 0727 347 971 E-MAIL [email protected] NATIONALITY Romanian DATE OF BIRTH 14.04.1984 EDUCATION AND TRAINING 2010 – 2013 Doctoral student University Transilvania of Brașov Faculty of Materials Science and Engineering 2009 – 2011 Master of Science in Welding Engineering University Transilvania of Brașov Faculty of Materials Science and Engineering 2004 – 2009 Bachelor of Science in Engineering University Transilvania of Brașov Faculty of Materials Science and Engineering FOREIGN LANGUAGES English (Proficient user / Proficient user / Proficient

user)

TECHNICAL SKILLS Good knowledge of Microsoft Office™ tools MicrosoftWindows and their uzual aplication (Microsoft

Office etc.), Digital image processing - CorelDraw™ 3D modelling – SolidWorks™

ACTIVITATE ŞTIINŢIFICĂ 5 scientific papers

Documents

Universitatea Transilvania din Braşov Universitatea ... · optimi pentru recondiționarea prin procedeul de sudare MAG – CMT..... 24 82 4.3.1. Influența intensitați asupra proprietăților