of 118/118
ASAMBLARI PRIN SUDARE Prof.Dr.Ing. Ionelia VOICULESCU

Asamblari Prin Sudare 1

  • View
    902

  • Download
    135

Embed Size (px)

Text of Asamblari Prin Sudare 1

  • ASAMBLARI PRIN SUDARE

    Prof.Dr.Ing. Ionelia VOICULESCU

  • SUDAREA

    Sudarea reprezint procedeul tehnologic prin care se realizeaz mbinarea nedemontabil a dou sau mai multe piese metalice sau nemetalice, cu sau fr utilizarea unui material de adaos, prin aplicarea unei surse de energie de natur termic, electric, mecanic sau chimico-fizic.

    Pentru a obine o mbinare sudat ideala trebuie s se asigure o continuitate perfect din punct de vedere al proprietilor de material (rezisten de rupere, omogenitate fizic i metalurgic cel puin egale cu ale materialului de baz).

    n practic, aceste condiii sunt greu de atins. Exist, totui, numeroase posibiliti de obinere a sudurilor, proprieti destul de apropiate de condiiile ideale.

  • Condiii necesare Existenta unei surse de energie (nclzire, topire,

    presiune, vibrare, vaporizare) Asigurarea proteciei materialului nclzit mpotriva

    aciunii negative a gazelor din atmosfer (gaze, fluxuri solide)

    Pregtirea suprafeelor de contact ntre componente (polizare, sablare, decapare, degresare)

    Asigurarea unor materiale de adaos pentru formarea custurii (electrozi, baghete, srme pline sau tubulare, pulberi).

  • Modele fizice ale sudriiSUDAREA PRIN PRESIUNE N FAZ SOLID A1. Sudarea prin presiune la rece se aplic

    metalelor cu ductilitate foarte mare i se bazeaz pe obinerea unei deformri locale comune a componentelor. Datorit deformrii, straturile de oxizi, impuriti i gaze adsorbite sunt expulzate, obinndu-se contactul metalic n zona deformat.

    A2. Sudarea prin frecare se aplic materialelor termoplastice, oelurilor, neferoaselor i combinaiilor acestora. Asigurarea coeziunii se face prin transformarea energiei mecanice de frecare n cldur cumulat cu presarea ulterioar a capetelor componentelor aflate n stare vscoplastic.

  • Modele fizice ale sudriiSUDAREA N FAZ LICHID

    Capetele componentelor de sudat sunt umectate de o faz lichid rezultat prin topirea simultan a acestora i, uneori, a unui alt material numit material de adaos.

    Cusatura

    Materiale de baza

  • Zonele caracteristice ale mbinrii sudate

    Cusatura - suprainaltare

    Cusatura - radacina

    ZIT ZIT

  • Aspectul sudurii in seciune

  • Imperfeciuni la sudare

    Cratere si fisuri dezvoltate din acestea

    Fisura longitudinala cu ramificaie transversala

  • Imperfeciuni la sudare

    Succesiune de pori si cratere la o sudura longitudinala (viteza de deplasare a fost prea mare).

    Lipsa de topire si cratere

  • Imperfeciuni la sudare

    Stropi si lipsa de topire. Pori in sudura si lipsa de aliniere.

  • Imperfeciuni la sudare

    Oxidare superficiala Morfologie neadecvata a sudurii.

  • Clasificarea principalelor procedee de sudare

    Sudarea in baie de zgur Sudarea in puncte/ linie Sudarea in relief Sudarea cap la cap prin topire intermediar Sudarea CIF

    Rezisten electric

    Sudarea cu electrozi nveliiSudarea sub strat de fluxSudarea MAG MIGSudarea WIGSudarea ElectrogazSudarea cu plasma

    Arc electric

    Dup sursa de energie

  • Clasificarea principalelor procedee de sudare

    Sudarea cu ultrasuneteSudarea prin frecareSudarea FSWSudarea prin difuzieSudarea prin presiune la receSudarea prin explozieSudarea prin forjareSudarea prin co-laminare

    Energie mecanic

    Sudarea cu fascicul de electroniFascicul de particule

    Sudarea cu laserLumina concentrata

    Dup sursa de energie

  • Clasificarea principalelor procedee de sudare

    Sudarea cu aer caldCldur

    Sudarea alumino-termicaSudarea oxi-acetilenicaSudarea oxi-hidricaSudarea oxi-propanica

    Termo-chimic

    Dup sursa de energie

  • Sudarea cu electrod nvelitPrincipiu: Arcul electric produs ntre un electrod metalic fuzibil i

    pies determin formarea unei bi metalice comune. Atmosfera gazoas a arcului este puternic ionizat

    (T = 5000-8000oC).Domeniu de aplicabilitate: Reprezint 60% din masa de metal depus anual,

    custuri scurte, complexe; se utilizeaz cu precdere pentru sudarea oelurilor

    de construcie, slab, mediu i nalt aliate (oeluri inox i refractare), aliaje speciale (fonte, aliaje de cupru, aluminiu).

  • Sudarea cu electrod nvelit

    Schema de principiu a procesului de sudare.

  • Sudarea cu electrod nvelit

  • Sudarea cu electrod nvelit

    Avantaje: Se pot suda practic toate tipurile de mbinri, n

    orice poziie, pe antier, orice grosime la un cost sczut, echipamente de sudare simple.

    Dezavantaje: Productivitate mic, vitez de sudare mic, timpi

    auxiliari mari (alimentare cu electrozi), pierderi de material (stropi, capete de electrozi);

    Calitatea mbinrii depinde de calificarea sudorului. In cazul oelurilor refractare clibile este nevoie de

    prenclzire - apar probleme pentru protecia sudorului.

  • Sudarea cu electrod nvelit

  • Poziii de sudare

  • Sudarea cu electrod nvelit (111)

    Conform DIN EN ISO 2560-A, exista urmtoarele tipuri de nveliuri pentru electrozi de sudare: A=acid C=celulozic R=rutilic RR= rutilic subire RC=rutilic celulozic RA=rutilic acid RB=rutilic bazic B=bazic

    In Germania, rutilul (TiO2) are rol dominant.

    Pentru oteluri nalt aliate sau superaliaje exista reete speciale de nveliuri care nu se ncadreaz in aceasta clasificare.

    Pentru oteluri cu rezistenta mare la coroziune (DIN EN 1600) sau rezistenta la temperaturi ridicate (DIN EN 1599) se pot utiliza doar nveliuri rutilice si bazice.

    Pentru oteluri de mare rezistenta pentru aplicaii structurale (DIN EN 757) se pot utiliza doar nveliuri bazice.

  • Domeniu de aplicabilitate Electrozii nvelii cu nveli rutilic pot fi utilizai

    pentru sudarea otelurilor de rezistenta medie si mare (peste 490 MPa) in orice poziii cu excepia poziiei vertical descendent, in curent continuu cu polaritate inversa sau curent alternativ.

    Caracteristici Tehnice : Coeficient de depunere 8,58,7 g/A-h; Productivitate ( pentru diametru de 4 mm)

    1,71,8 kg/h; Consum de electrozi la 1 kg de metal depus

    1,61,7 kg; Rezistenta la forfecare 470480 MPa;

    Aspecte Tehnice si economice: Electrozii de ultima generaie permit sudarea

    in condiii dificile (umiditate, rugina pe suprafee sau straturi de oxid) sau pot avea productivitate crescuta prin adugarea de pulberi metalice in nveli.

  • Electrozi pentru fonta Destinaie: Sudarea la rece a

    fontei, reparaii ale pieselor turnate sau mbinri eterogene cu componente din otel.

    Caracteristici tehnice: Coeficient de depunere 88,5

    g/A-h; Ardere aer stabila; mprocare stropi mici cantitati; Forma depunerii buna; Desprindere zgura buna.

    Indicatori economici si tehnici: Productivitatea depunerii (pentru

    diametrul de 4 mm) 1,21,8 kg/h;

    Consumul de electrozi pentru 1 kg de metal depus 1,7 kg.

  • Electrozi pentru taiere si gurire

    Electrozi pentru criuire (cu tija din grafit peste care se depune un strat subire de cupru) sau din otel, cu posibilitatea suflrii in

    arcul electric a unui jet de aer comprimat.

  • Echipamente de protecie

    Mti pentru cap si ochelari.

  • Echipamente de protecie

  • Sudarea automat sub fluxPrincipiu:Arcul electric arde ntre pies i un electrod fuzibil de lungime foarte mare acoperit de un strat de flux solid, care asigur protecia metalului topit. Att alimentarea cu srm electrod ct i deplasarea intreguluisistem de sudare se poate face automat.Domeniu de aplicabilitate:Custuri lungi; grosimi mari; oeluri de construcii, oteluri inoxidabile, aluminiu.

  • Sudarea automat sub flux

    Schema de principiu a procesului de sudare.

  • Sudarea automat sub flux

    Avantaje: Energie liniar mare, ptrundere mare (se pot suda grosimi mari chiar fr

    pregtirea rostului) 20mm; vitez de sudare mare (2m/min); calitatea depunerii bun nu necesit prelucrri ulterioare; caracteristici mecanice bune ale materialului depus; nu necesit protecia operatorului;

    preul pe metrul de custur este destul de sczut. Dezavantaje: Risc de fisurare la cald dac raportul Lime/Ptrundere < 1,5 sau P/L > 0,7;

    poziia de sudare orizontal, altfel dispozitive speciale; costul echipamentului mare; se preteaz pentru producie de serie in vederea amortizrii materialelor, utilajelor.

    Surse: Generatoare (curent alternativ de sudare 450-1200 A la tensiuni mici 25-40 V);

    redresoare (c.c. pn la 1200 A cu caracteristica static rigid. Acestea sunt dotate fie cu un sistem de avans a srmei controlat prin tensiunea arcului, fie un transformator-redresor cu caracteristica static orizontal i un sistem de avans a srmei cu vitez de avans constant (reglabil n trepte).

    Peste 1200 A c.a., acest din urm sistem este preferat datorit efectelor electromagnetice generate n arcul electric. Sub 500 A c.a., sistemul ofer un arc instabil, necesitnd prenclzire i tensiuni mai mari.

  • Tractor de sudare SAF

  • Sudarea circulara SAF

  • Sudarea longitudinala SAF

  • Sudarea in plan vertical

  • Placarea cu banda sub strat de flux

  • Dispozitive pentru sudarea SAF

  • Caracteristici tehnice Domeniu de aplicare: Sudarea structurilor

    metalice in regim mecanizat sau automatizat, sudarea otelurilor, aliajelor neferoase (Al, Cu), placri anticorozive, ncrcri dure, recondiionare.

    Caracteristici tehnice: Densitatea de curent 250270 A/mm2; Temperatura de inceput de topire 9501

    000 oC; Masa volumica 1,21,5 g/cm3; Caracteristici de lucru:

    Ardere arc stabila; Formare sudura buna; Desprindere zgura buna; Formare pori redusa.

    Fluxul se topete la temperaturi mai sczute fata de metal si permite evacuarea gazelor sau desprinderea mai buna a crustei de zgura.

  • Sarma cuprata pentru sudare SAF

  • Sudarea n mediu de gaze protectoareSudarea M.I.G. - M.A.G.

    Principiu:Cldura necesar topirii pieselor de sudat este furnizat de arcul electric liber care arde ntre srma electrod i piese. Pentru protecie se sufl un jet de gaz inert (M.I.G.) sau activ (M.A.G.).Alimentarea cu srm se face automat, iar deplasarea capului de sudare manual sau automat.Domeniu de aplicabilitate:Aliaje feroase, neferoase n orice poziie; grosimi > 0,5mm (short-arc); grosimi 5mm (spray-arc).

  • Sudarea n mediu de gaze protectoare

    Avantaje: Productivitate superioar fa de S.E.;poate fi automatizat;

    sudura nu necesit prelucrari ulterioare pentru eliminarea zgurii; orice material sudabil, orice poziie.

    Dezavantaje: Calificarea sudorului este mai ridicat; sunt necesare sisteme de

    protecie pentru a nu perturba atmosfera de protecie (probleme pe antier); costul utilajului este mai mare; distana fa de surs este limitat de lungimea cablului de alimentare.

    Surse: Generator de c.c. sau transformator-redresor, caracteristica

    exterioar rigid uor cobortoare, cu rezisten 1-5 V la 100 A reglabil, invertor de sudare.

    Polaritatea: totdeauna + pe electrod (topire rapid a electrodului), transfer bun al metalului prin arc, adncime de ptrundere bun.

  • Schema de principiu a instalaiei de sudare MIG-MAG:1 pistoletul pentru ncrcare; 2 dispozitivul de avans al srmei;3 rola de srma; 4 butelia pentru gazul de protecie; 5 piesa; 6 sursa de curent; 7 contactor; 8 dispozitivul de control pentru avansul srmei, curentul de sudare, gazul de protecie si lichidul de rcire al pistoletului.

    Sudarea n mediu de gaze protectoare

  • Sudarea n mediu de gaze protectoare

  • Echipamente de sudare MIG/MAG

  • Sudarea robotizata MIG/MAG

  • Sudarea MIG cu curent pulsat Sudarea MIG cu curent pulsat este o variant a procedeului clasic n care este

    posibil controlul transferului picturilor desprinse din electrodul fuzibil, n condiiile unui arc stabil i a unei bune protecii mpotriva contaminrii cu gaze nocive din mediul de lucru, chiar pentru valori sczute ale curentului de sudare.

    Sudarea cu arc scurt (short arc), care este foarte des utilizat la sudarea oelurilor, nu este recomandat pentru sudarea aluminiului. n condiii obinuite, arcul lung (spray arc) poate fi folosit doar pentru sudarea metalelor grele, n poziie orizontal.

    Aceast variant a procedeului MIG face legtura ntre sudarea WIG i sudarea MIG convenional. n comparaie cu procedeul WIG, prin acest procedeu se obine o vitez de sudare de 2 - 3 ori mai mare la valori ale curentului de baz destul de sczute. Datorit energiei liniare reduse, rezultate din vitezele mari de sudare, deformaiile care apar n componentele sudate sunt minime. Procedeul poate fi aplicat i la componente cu grosimi sub 1 mm.

    Principalele avantajele sudrii MIG cu arc pulsat sunt : extinderea ariei de aplicare a metodei de sudare cu arc lung pn la valori foarte

    sczute ale tensiunii de alimentare; asigurarea stabilitii i controlului procesului de sudare; evitarea apariiei umezelii n timpul sudrii; posibilitatea utilizrii srmelor cu diametru mic; producerea unei cantiti mai mici de noxe datorit temperaturilor sczute ale

    picturilor de metal topit.

  • Sudarea MIG cu curent pulsat

    Pentru sudarea cu arc pulsat s-au produs surse de putere moderne de tip invertor, care genereaz pulsuri de curent cu ajutorul crora este posibil controlul lungimii arcului electric

  • Sudarea W.I.G. (T.I.G.)Principiu:

    Cldura necesar sudrii este produs de un arc electric ce ardentre un electrod nefuzibil i piese, arcul fiind protejat prin suflarea unui gaz inert (argon). Materialul de adaos se prezint sub form de baghete sau srm, fiind introdus continuu sisteme de avans sau de operator n arcul electric.

    Domeniu de aplicabilitate: aliaje feroase i neferoase (Al, Cu, Ni, Ti) n orice poziie; table subiri

    (10mm), straturi de rdcina.

  • Sudarea W.I.G.

    Schema de principiu a ncrcrii prin procedeul de sudare W.I.G:

    1- electrod de wolfram; 2 - duz insuflare argon; 3 - vergea material de adaos; 4 - arc electric; 5 - depunere

  • Sudarea W.I.G. (T.I.G.)

    Avantaje: Calitate foarte bun a depunerii; Sudare cu sau fr material de adaos; Procedeu excelent pentru table subiri (0,2-0,8mm); Aspect foarte bun, baie de sudur foarte curat. Dezavantaje: Pregtirea capetelor componentelor necesita mare

    precizie; Necesita decaparea pieselor; Pre ridicat (gaze scumpe); Randament energetic mic (40%).

  • Pistolet de sudare WIG

  • Sudarea W.I.G.

  • Sudarea WIG

  • Pistolet pentru sudare cu sistem de avans a srmei consumabile

  • Sistem de sudare WIG orbital

    Pentru sudare se recomand utilizarea electrozilor nefuzibili aliai cu 2 % thoriu, polizai mecanic i ascuii cu un unghi la vrf de 200, cu captul tronconic de 0,3 0,1 mm. Electrodul trebuie bine centrat i situat la o distan de 2,5 mm fa de evile de sudat. Alegerea valorii diametrului electrodului nefuzibil se face n corelaie cu valoarea curentului de sudare, astfel: 1,6 mm pentru 150 A; 2,4 mm pentru 150 250 A; 3,2 mm pentru 240 330 A.Materialul de adaos este derulat de pe o bobin de dimensiuni reduse, plasat lateral, cu ajutorul unui sistem de tip mpingere tragere, iar accesul la locul de sudare este realizat cu ajutorul unui furtun flexibil din plastic, care asigur totodat i protecia mpotriva contaminrii prin reacii cu mediul de lucru. La sudarea orbital diametrul srmei de adaos este cuprins ntre 1 i 1,2 mm. Materialul de adaos nu trebuie atins cu mna liber, ci trebuie manevrat cu mnui curate realizate din material textil sau piele

  • Sistem de sudare WIG orbital

  • Surse de sudare

  • Sudura WIG

  • Sudarea cu plasm

    Principiu: Sursa termic este constituit de un arc electric puternic constrns, alungit,

    denumit plasm, care arde protejat de o perdea de gaz inert. Aplicaii: Permite sudarea cap la cap dintr-o singur trecere la grosimi pn la 10

    mm, Is = (40-400)A, Qg = (4-20)l/min; pentru 1,5-0,1mm microplasma jet netransferabil (I = 10-40A); sudarea oelurilor inoxidabile, a metalelor nobile (Ti, inconel, Zr, cupru-nichel) (0,4-45m/min).

    Avantaje: Viteze de sudare 50-100cm/min , asigura o buna productivitate; Permite o dozare precis a energiei introduse. Dezavantaje: Costuri mari de producie si echipamente sofisticate, consumuri mari de

    gaze protectoare. Variante: sudarea cu plasm si cap MIG, cu srm rece sau cu srm cald.

  • Sudarea /taierea cu plasma

  • Tierea cu plasma

  • Sudarea cu plasm

    Custur sudat cu plasm a unor componente din Al cu grosimea de 5 mm.

  • Sudarea cu plasm

    Exemplu de utilizare a capului de sudare cu plasm pentru un rost n Y.

  • Echipamente pentru taiere/sudare cu plasma

  • Parametri de regim n cazul procedeului de sudare cu plasm

    Cei mai importani parametri de regim n cazul procedeului de sudare cu plasm a aliajelor de aluminiu sunt:

    Curentul de sudare afecteaz caracteristicile custurii prin valoarea temperaturii atinse i a presiunii exercitate de jetul de plasm. Creterea curentului de sudare determin lirea custurii att la partea superioar ct i la rdcin. O valoare prea mare a acestuia determin o penetrare excesiv a sudurii, dei o valoare prea sczut poate avea un efect similar;

    Debitul de gaz plasmagen afecteaz valoarea energiei cinetice a arcului i adncimea de ptrundere. Dac grosimea materialului sau viteza de sudare cresc, debitul de gaz plasmagen trebuie sa creasc proporional. Valorile uzuale ale debitului de gaz sunt mai sczute dect cele utilizate la sudarea oelurilor slab aliate, pentru grosimi similare, situndu-se ntre 2,5 i 3,5 l/min.;

    Viteza de sudare se situeaz n intervalul 20 30 cm/min. La valori foarte mari ale acesteia se produce penetrare excesiv, care nu poate fi compensat prin creterea curentului de sudare sau prin utilizarea unor gaze active cu o bun conductivitate termic.

    Dei sudarea cu plasm este mai dificil de aplicat dect procedeeleconvenionale, avantajele pe care le ofer i asigur o extindere continu, mai ales n cazul componentelor de dimensiuni i grosimi mari.

  • Sudarea n baie de zgur

    Principiul procedeului de sudare n baie de zgur consta in dezvoltarea unei cantiti de cldura suficienta pentru topirea materialului de adaos si a marginilor componentelor de sudat, datorit efectului Joule Lenz al trecerii curentului electric prin zgura topit.Rolul bii de zgur este de transformare a energiei electrice n energie termic i de protecie a metalului topit mpotriva aciunii duntoare a mediului ambiant.Zgura provine din topirea fluxului granular (asemntor celui utilizat la sudarea sub flux) care acoper zona de sudare sau ncrcare. La nceput se formeaz un arc ntre srma electrod i piese care determin formarea unei bi metalice i a unui strat de flux topit la partea superioar a acesteia.

    Cnd zgura lichid atinge 2000oC, arcul se stinge, iar topirea srmei electrod se face datorit bii de flux topit, cu densitate mai mica, situata ntotdeauna la partea superioara a bii metalice.

    Srma de adaos utilizat poate avea diametre similare celor de la sudarea sub strat de flux si particip la alierea custurii.

    Pentru grosimi mari, peste 60mm, se pot utiliza simultan mai multe srme.

  • Sudarea n baie de zgur

    Schema de principiu a ncrcrii n baia de zgur:

    1 - piesa de ncrcat; 2 - patine de rcire; 3 - material de adaos; 4 - suprafaa ncrcat; 5 - metal de adaos topit; 6 - zgur conductiv topit; 7 flux netopit; 8 - plac de susinere.

  • Sudarea cu fascicul laserSudarea cu fascicul laser este un procedeu cu energie concentrata si putere specifica ridicata.

    Principiul procedeului se bazeaz pe excitarea luminoasa intensa a atomilor unui amestec gazos, astfel nct sa se produc deplasarea acestora pe nivele energetice superioare. Revenirea in starea iniiala se face prin emiterea unor cuante de lumina care sunt amplificate, focalizate si direcionate pe piesele de sudat, provocnd topirea locala a acestora.

    Aplicabilitate Sudarea cu laser reprezint soluia cel mai des aplicata pentru domeniul

    sudarii de precizie, pentru componente cu dimensiuni reduse si la care dozarea cantitii de energie este foarte importanta. Sudarea mbinrilor greu accesibile, pentru grosimi intre 0,06-20mm, se obin suduri de o calitate excelenta pentru oteluri carbon si inoxidabile, aliaje de Al, Ti, Mo, Cr, Zr, Te, W, microsuduri pe componente cu grosimi de 0,1-1mm, la un pre acceptabil. De exemplu, otelul carbon poate fi sudat cu succes pentru concentraii sczute ale carbonului (sub 0.25 %), in timp ce pentru concentraii mai mari de carbon, sudura poate deveni casanta putnd aprea fisuri. Pentru a remedia aceasta situaie este necesara aplicarea unui tratament termic de pre- si post-sudare. Viteze de sudare atinse, Vs=0,3-2,5m/min pentru puteri cuprinse in domeniul P=1-20kW (laser cu CO2). Se aplica pentru sudarea componentelor complexe, precum: rachete, reactoare, rezervoare, palete de turbine pentru aeronave, scule.

  • Sudarea cu fascicul laser Avantaje Fascicolul laser este coerent, emite unde de frecventa

    constanta cu acelai defazaj, Se propaga pe un unghi solid foarte redus, Este monocromatic, are o singura culoare spectrala, Se caracterizeaz prin intensitate ridicata, Densitatea de putere este foarte mare, in jur de 109W/cm2. Dezavantaje Procedeu scump; Necesit o bun focalizare a fascicolului pe pies

    (suprafeele lucioase deviaz fascicolul).

  • Sudarea cu fascicul laser

    Schema de principiu a procedeului de sudare cu laser.1- oglinda total reflectanta; 2 - oglinda parial reflectanta (75% reflexie); 3 oglinda de direcionare a fasciculului laser; 4- bobina de focalizare; 5 incinta de descrcare, 6- electrozi de declanare a descrcrilor luminoase.

  • Performante ale laserilor

    Robot sau CN

    Robot sau CN

    Robot sau CN

    Robot sau CN

    Masinaspeci

    alaInfrastructura

    4 kW:290 k Euro

    4 k W:350 k Euro

    5 k W:400 k Euro

    4 k W:400 k Euro

    6 kW:300 k EuroCostul sursei

    Lentile + fibra

    optica

    Lentile + fibra

    optica

    Lentile + fibra

    optica

    Lentile + fibra

    opticaOglindaTransportul fasciculului

    4025-3025-3025-305-10Coeficient de absorbtie pe fier

    (la 20C) (%)

    0,8-0,91,061,071,0610,6Lungimea de unda (m)

    1//201000Compactitate (cm3/Watt)

    40-505 -20301-35-10Randamentul electric (%)

    DiodeDiscFibraYAGCO2LASER

  • Micro-suduri cu laser

  • Laser cu CO2

    Elementele constitutive ale unui LASER cu CO2: 1. Fascicul LASER; 2. Concentrator al fasciculului; 3. Oglinda partialreflectanta; 4 / 5. Sistemul de racire; 6. Sistemul de excitare; 7. Oglinda de descarcare total reflectanta; 8. Planul de excitare; 9. Electrozii de focalizare a undei luminoase.

  • Schema de principiu a LASER-uluicu disc solid

    Sistemul de pompaj optic al laserului cu disc.

  • Aplicaii ale prelucrrii cu laser

    Exemple de tratamente termice realizate cu un LASER cu dioda.

    Exemple de taiere realizata cu ajutorul unui LASER cu CO2.

    Exemplu de sudare a aluminiului realizata cu un LASER cu fibra

    cu aport de sarma.

    Exemple de gurire a plcilor ceramice 50

    m realizate cu un LASER excimre.

  • Depuneri cu laser

    Faisceau laser

    Substrat

    Fil

    Cordon

    Cordon

    Substrat

    Faisceau laser Buse latrale

    Alimentare laterala cu sarma.Injecia de pudra prin duza laterala.Injecia de pudra prin duza coaxiala.

  • ncrcarea hibrida Laser MIG

  • Schema de principiu a sudariiLaser-MAG

  • Sudarea hibrida Laser MAG

    Capul de focalizare al fasciculului YAG (PRECITEC)

    Suportul pistoletului(conceput de IREPA LASER)

    Pistolet MIG/MAG

  • Performante ale ncrcrii Laser MIG

    Acoperirea suprafeelor utiliznd sistemul LASER- MIG deschide o serie de noi posibiliti pentru repararea si ncrcarea pieselor uzate. Aceasta tehnica este deja aplicata la un numr mare de aliaje, pentru depunerea antiuzur si anti-coroziune, fiind superioara altor procedee prin : Comportarea foarte buna la solicitri complexe si o porozitate foarte mica. Precizia foarte mare, care reduce necesitatea rencrcrii sau rectificrii

    ulterioare. Deformaii foarte mici datorita nclzirii reduse, la un coeficient de diluie

    bun. Randament bun de depunere care ofer economie de material. Eliminarea riscului de desprindere a suprafeelor ncrcate. Posibilitatea depunerii unor compoziii noi din aliaje inaccesibile cu

    procedeele uzuale. Respectarea riguroasa a geometriei pieselor. Accesibilitate si flexibilitate.

  • Comparaie intre aspectul seciunii cordoanelor de sudura

    6.5 mm5 mm3.5 mmMarimeacordonului

    8 mm1 mm7 mmPenetratie

    Hibrid LASER / MAGV=0.8 m/minP LASER =4.4 k WattsTensiunea = 25VoltsV sarma = 13 m/min

    MAGV avans= 0.8 m/minTensiune = 25 VoltsVfil= 13 m/mins

    YAG V= 0.8 m/minP= 4.4 k Watts

    hibrid Laser-MAGMAGLASER

  • Avantaje si dezavantaje 1. Rezultatele obinute prin utilizarea procedeului Hibrid LASER - MAG indica faptul ca prin

    utilizarea combinaiei arc electric MAG si LASER se poate realiza un cordon cu caracteristici geometrice corespunztoare, cu aspect bun si fra defecte, cu configuraie de tip keyhole combinata cu lime si ptrundere bune rezultate din efectul procedeului MAG, cu caracteristici fizice si structurale bune;

    2. Cordonul de sudura MAG este foarte penetrant iar viteza de sudare poate fi mult mai mare, simultan cu lirea cordonului de sudura (+1,5 mm in cazul sudarii Hibride LASER YAG/MAG in raport cu cel realizat prin sudare simpla LASER).

    3. O particularitate a aplicrii procedeului de sudare Hibrid LASER MAG este posibilitatea obinerii unei custuri cu ptrundere si geometrie corespunztoare dintr-o singura trecere atatpentru grosimi mici (7 - 8 mm) cat si pentru grosimi mari (12 15 mm).

    4. Limea cordonului de sudura este aproape aceeai pentru ambele procedee de sudare (LASER/MAG si LASER simplu).

    5. Procedeul de sudare cu LASER permite obinerea unei adncimi de ptrundere importante si a unei viteze de sudare mari, iar procedeul MAG permite realizarea unei geometrii favorabile a cordonului.

    6. Sudarea cu LASER necesita investiii destul de mari, o pregtire precisa a rostului nainte de sudare si prezenta inconvenientului unei aplicabiliti limitate pentru anumite aliaje (datorita configuraiei specifice a custurii, cu ptrundere mare si lime redusa, este posibila apariia fisurrii la cald pentru aliaje de aluminiu si otel inoxidabil) si un ciclu de rcire destul de rapid, care poate determina apariia de defecte in zona afectata termic si in cordonul de sudura.

    7. Procedeul de sudare cu arc electric MAG necesita investiii mici si o toleranta mai puin stricta in ceea ce privete pregtirea suprafeelor de sudare. Viteza de sudare si ptrunderea sunt limitate deoarece nu se dorete apariia unor deformaii importante in piesele de sudat.

  • Sudarea hibrida Laser MAG Sudarea cu LASER necesita investiii destul de mari, o pregtire

    precisa a rostului nainte de sudare si prezenta inconvenientului unei aplicabiliti limitate pentru anumite aliaje (datorita configuraiei specifice a custurii, cu ptrundere mare si lime redusa, este posibila apariia fisurrii la cald pentru aliaje de aluminiu si otel inoxidabil) si un ciclu de rcire destul de rapid, care poate determina apariia de defecte in zona afectata termic si in cordonul de sudura.

    Din contra, procedeul de sudare cu arc electric MAG necesita investiii mici si o toleranta mai puin stricta in ceea ce privete pregtirea suprafeelor de sudare. Viteza de sudare si ptrunderea sunt limitate deoarece nu se dorete apariia unor deformaii importante in piesele de sudat.

    Sudarea hibrida are ca obiectiv optimizarea procedeului de sudare MAG prin adugarea unui fascicul LASER care sa mreasc puterea de topire locala. Rezultatele sunt att pe plan tehnologic cat si economic, nsumnd avantajele oferite de ambele procedee.

  • Domeniile de aplicare Aeronautic Automobilistic Industria materialelor plastice ncrcarea diferitelor tipuri de componente : supape, turbine. Repararea injectoarelor. Repararea pieselor cu contur maritim: axe, motoare. Crearea pieselor cu geometrie complexa. Diverse cazuri de depuneri anti-abraziune.

  • Sudarea cu fascicul de electroni

    Principiu Cldura necesara se obine prin transformarea in energie calorica a energiei cinetice a

    electronilor ce bombardeaz materialul de sudat. Aplicabilitate Se aplica pentru sudarea materialelor si aliajelor ce conin elemente volatile (Zn, Mg);

    sudarea materialelor sensibile la oxidarea atmosferica (aliaje uoare, oteluri inoxidabile, Mo, Ti, Zr, Cu, Ni).

    Avantaje - densitatea mare de putere este de 5x108 W/cm2 - utilizarea vidului asigura o buna protecie a suprafeelor de lucru mpotriva oxidrii, elimina

    pericolul dizolvrii gazelor in baia de metal topit, - concentrarea puternica a energiei la sudare, ceea ce asigura ptrunderi mari, custuri foarte

    nguste, zone influenate termic de dimensiuni reduse, - sudarea se face fra adaos de material, - se pot suda dintr-o trecere piese cu grosimi de 0,03...300 mm, - vitezele mari de topire si solidificare favorizeaz formarea unei structuri cu granulaie fina. Dezavantaje - marginile pieselor trebuie corect pregtite pentru a putea fi utilizata toata puterea fasciculului, - concomitent cu emiterea fasciculului de electroni apar radiaii secundare sub forma de raze X,

    ceea ce implica masuri de protecie a personalului, - coeficientul de suplee are valori de pana la 50:1, - echipamentele au un grad mare de complexitate si costuri ridicate.

  • Sudarea cu fascicul de electroni

    Schema de principiu a procedeului de sudare cu fascicul de electroni.

  • Configuraia custurii cu fascicul de electroni

    Efectul modificrii distanei de lucru asupra adncimii de ptrundere la sudarea cu fascicul de electroni n cazul aliajului

    de aluminiu 2219, cu grosime de 6 mm:a distana minim de lucru; b distana maxim de lucru.

    a b

  • Sudarea cu arc electric rotitor

    PrincipiuProcedeu de sudare prin presiune la cald la care nclzirea componentelor se realizeaz cu un arc electric care se rotete pe suprafeele transversale sub influenta unui cmp magnetic rotitor exterior. Dup atingerea unei stri de plastifiere a capetelor componentelor, acestea se preseaz cu o for P rezultnd, n zona de sudare, o bavur care ulterior se poate ndeprta.AplicabilitateSudarea evilor din oel carbon, slab, mediu aliate; imbinari de tip cap la cap din eav sau teava pe plac, bare.Aliaje neferoase (se pot sufla gaze de protecie: CO2, Ar);AvantajeTimpi de sudare foarte scuri;Consum energetic foarte mic;Doza precis a energiei introduse produse de serie.DezavantajeNecesit poziionarea precis a pieselor;Necesit pregtirea suprafeelor de sudat rugozitate Rz =0,5mm.Surse de sudare- surs de c.c. pentru circuitul de magnetizare;- surs de c.a. pentru generarea arcului electric.

  • Sudarea cu arc electric rotitor

    Schema de principiu a procedeului de sudare cu arc electric rotitor.

  • Sudarea prin rezisten electric n puncte

    Principiu Datorita rezistenei de contact mare intre componentele de sudat, in urma

    trecerii curentului electric, se produce topirea local a zonei de contact. Aplicarea unei presiuni asupra punctului de sudura determina solidificarea zonei topite si formarea unui punct de sudura cu caracteristici corespunztoare.

    Fora de apsare are rolul de a apropia componentele i de a deforma plastic punctul topit, ndeprtnd totodat i peliculele de oxizi lichizi formai.

    Aplicabilitate Table de oel carbon i inoxidabil, cupru, aluminiu, cu grosimi pn la 20mm; d>2s+4: distana ntre 2 puncte alturate. Avantaje Vitez de sudare mare; dozare precis a energiei introduse; posibilitatea

    automatizrii, calitatea sudurii nu depinde de ndemnarea sudorului. Dezavantaje Necesit instalaii de putere, sisteme de rcire cu ap i reea de aer

    comprimat; La sudare electrozii se uzeaz si necesita periodic refacerea geometriei. Surse: transformatoare cobortoare de tensiune: 3 - 5 V, 1000 - 12000 A.

  • Sudarea prin rezisten electric n puncte

    Schema de principiu a procedeului de sudare prin rezistenta electrica n puncte:

    1 componente de sudat; 2 electrozi de contact; 3 sursa de sudare; 4 punct de sudura; 5 zona de influenta termica (ZIT).

  • Sudarea prin rezisten electric n puncte

    Schema de principiu a sudrii n puncte indirecte:1 - piesele de sudat; 2, 2- electrozi de contact; 3 sursa de sudare; 4 - punct de

    sudur; 5 - mas suport din Cu pentru nchiderea circuitului electric; 6 - ZIT .

  • Sudarea prin rezisten electric n puncte

    Fazele operaiilor la sudarea n puncte .

  • Masini de sudat in puncte

  • Date tehnice

  • Clesti pentru sudarea in puncte

  • Statii de sudare multifunctionale

  • Sudarea cu electrozi rola

  • Sudarea cap la cap prin topire intermediara

    Principiu Piesele sunt strnse n dispozitivele de strngere 3, apoi sunt puse n contact

    pn la obinerea unei pelicule metalice lichide. Dup nclzire, prin efect Joule-Lenz (sau prin crearea de mici arce electrice) suprafeele de sudat sunt puternic presate una ctre cealalt cu fora P, pana la expulzarea zonei topite cu formarea unei bavuri. Bavura in care sunt eliminate impuritile dintre cele doua suprafee este ulterior ndeprtata.

  • Sudarea cap la cap prin topire intermediaraAplicabilitateBare de oel cu diferite seciuni (pentru seciunile mari se folosete procedeul cu scnteiere);Oel inoxidabil, coninut mare i mic de carbon, cupru, titan, molibden, nichel i aliaje, metale diferite.AvantajeViteze de sudare mari;Dozare precis a energiei;Sudarea pieselor din materiale diferite.DezavantajeConsum energetic mare;Pierderi mari de material i bavur;Necesitatea unei alinieri bune a componentelor.

  • Sudarea cap la cap prin topire intermediara

    Sudarea cap la cap prin topire intermediara:

    1 batiu, 2 bac mobil, 3 cilindri hidraulici de strngere, 4- bac fix, 5 cuit debavurare

  • Sudarea cap la cap a inelor

  • Sudarea evilor prin inducie cu cureni de mare frecvena

  • Sudarea prin difuzie Principiul procedeului: mbinarea se realizeaz prin difuzia reciproc a atomilor pieselor aflate

    n contact n condiii de vid, atmosfer de protecie sau lichid, procesul fiind accelerat prin introducerea localizat de cldur i prin exercitarea unei presiuni exterioare.

    Sudarea prin difuzie este un procedeu de mbinare prin presiune n stare solid la care monolitismul se realizeaz prin interaciunea la nivel atomic dintre cele dou interfee ale componentelor de sudat si difuzia reciproc prin suprafaa de separare.

    Prin aplicarea unei presiuni din exterior, prin care se realizeaz deformarea plastic la nivel microscopic, sunt aduse n contact cele dou suprafee pentru a asigura interaciunea la nivel atomic.

    Procesul de difuzie poate fi accelerat prin nclzirea componentelor la o temperatur inferioar temperaturii de topire. Sudarea se face cu sau fr material de adaos n stare solid, n vid sau n atmosfer de gaz protector.

    In timpul procesului de sudare, nu se produce o deformare plastic la nivel macroscopic a componentelor.

  • Sudarea prin difuzie

  • Parametri Variante difuzie n stare solid; difuzie eutectic (la temperatura eutectic

    apare un film lichid ce accelereaz difuzia); difuzie activat (cu strat intermediar).

    Parametri regimului de sudare temperatura de nclzire: T=0,7Tt; fora de apsare: 0,1- 4 [daN/mm2]; timpul de sudare: 0,5-10 [min] sau ore. Aplicabilitate materiale greu sudabile, termorezistente: oel inox, Cu, Al, Ti i combinaii: ceramic-oel, ceramic-metale uoare, sticl-metal,

    Ti-grafit, Cu-W, bronz-oel, Ti-Ni, Cu-Ta, Zr-font, Al-oel, W-oel, Zr-oel, Pt-Ti, Rp-OL.

  • Sudarea prin difuzie

    Schema de principiu a sudarii prin difuzie.

    Interfaa de difuzie la sudarea Si3N4 cu strat intermediar de Ni, x100.

    Seciune transversal printr-o mbinare sudat prin difuzie cu strat intermediar de aluminiu pur la un aliaj AlLi.

  • Echipamente de sudare

  • Echipamente de sudare

  • Imbinari eterogene

  • Sudarea prin difuzie Avantaje

    este posibila sudarea componentelor subiri cu componente groase; n mbinare nu exist structur tipic de turnare; sunt excluse fenomenele de

    segregare, fisurare, porozitate; sudura nu conine oxizi, nu apar pierderi de material; Z.I.T-ul are caracteristici bune; procedeul este economic, nepoluant si calitatea mbinrii nu depinde de calitatea

    sudorului; procesul de sudare se desfoar n stare solid si nu exist posibilitatea

    aparitiei unei structuri tipice de turnare; se pot suda componente subiri cu componente groase ; sunt excluse fenomenele de fisurare, segregare, poroziti; sudura nu conine oxizi si zgur; se sudeaz fr bavur, deci fr pierderi de material, adesea scump; nu sunt necesare prelucrri mecanice ulterioare; componentele nu se deformeaz la parametrii optimi de sudare; zona influenat termic este mai favorabil dect la sudarea prin topire; se pot face mari economii de energie electric; condiii igienice de lucru (fr fum, praf, radiaii); calitatea sudurii nu depinde de ndemnarea sudorului; procesul poate fi automatizat, existnd posibilitatea efecturii simultane a mai

    multor suduri la una sau mai multe piese.

  • Sudarea prin difuzie Dezavantaje

    - necesita pregtirea minuioasa a suprafeelor;- dimensiunile componentelor de sudat sunt limitate de

    dimensiunile camerei vidate;- costul foarte ridicat al instalaiei datorit sistemelor de

    vidare, prindere si apsare a componentelor;- timpii de sudare sunt mari, productivitatea este

    redus;- deservirea greoaie a instalaiei;- pregtirea suprafeei componentelor de sudat este

    mai pretenioas si mai scump.

  • Sudarea prin frecare In cadrul procesului de sudare se asigur contactului ntre cele dou

    componente si antrenarea lor n micare relativ sub aciunea unei forte axiale de presare.

    nclzirea capetelor componentelor sub aciunea momentului de frecare este determinat de apsarea axial sau constant n timp. Componentele sunt meninute n micare relativ sub aciunea apsrii axiale pn la atingerea deformrii plastice a componentelor aflate n contact.

    Refularea componentelor n vederea sudrii se execut dup oprirea micrii relative a componentelor si se realizeaz prin meninerea valorii forei axiale de la nclzire sau prin majorarea acesteia la valoarea necesara obinerii deformrii localizate optime.

    Parametrii regimului de sudare: viteza relativ de alunecare pe suprafeele de contact, presiunea de frecare ntre componente, timpul de frecare, presiunea de refulare, timpul de refulare, scurtarea axial.

  • Sudarea prin frecare Avantajele procedeului rezida din urmtoarele considerente: - dimensiunile componentelor de sudat nu sunt limitate de procedeu; - se pot suda materiale diferite din punct de vedere al compoziiei chimice ct si cu

    puncte de topire diferite: Ta(3000 0C) cu otel (1500 0C); - exista posibilitatea mbinrii unor piese avnd seciuni si forme diferite (bar pe plci

    de orice grosime, flane pe eav); - se poate realiza ncrcarea simetric a reelei electrice pentru c se folosete un motor

    trifazat; - se obine realizarea unui consum de energie mai mic fata de alte procedee de sudare; - procesul se poate mecaniza si automatiza; - se poate aplica si la sudarea maselor plastice; - pot fi asigurate condiii igienice de lucru; - n cazul materialelor de sudat identice nu este necesar ndeprtarea peliculei de oxizi

    pentru c ea se distruge rapid prin frecare si se elimin n bavur; - n cazul utilizrii parametrilor optimi rezistenta mbinrii este egal cu a materialului de

    baz; - rezistenta la oboseal creste cu viteza de rotaie; - nu apar structuri de turnare, gruni grosolani, nu se manifest contaminare prin

    dizolvarea gazelor din atmosfer, pentru c este un procedeu de sudare n stare solid; - datorit deformaiilor plastice uniforme si a disiprii uniforme a cldurii, structura

    mbinrii este superioar ca omogenitate fat de mbinrile realizate prin procedeele electrice sau cu fascicul de electroni;

    - componente ce urmeaz a fi sudate se debiteaz pe strung, fierstru mecanic, disc abraziv, nefiind necesar finisarea pentru c rugozitatea suprafeelor prezint o important mai mic asupra procesului de sudare prin frecare.

  • Sudarea prin frecare Ca dezavantaje pot fi menionate urmtoarele: - n cazul componentelor care au fost tratate termic sau

    prelucrate la cald, trebuie ndeprtat stratul de zgur de pe suprafeele frontale pentru c acesta mpiedic nceperea procesului de sudare;

    - dispozitivele utilizate sunt complicate si necesit acionare si comand foarte precis;

    - n urma sudrii se formeaz bavur care se ndeprteaz prin achiere, rezultnd consum de material;

    - n general, componentele de sudat au form circular, dar pot fi sudate si componente cu seciune ptrat sau hexagonal dac mainile de sudat sunt dotate cu sistem de comand si control prin calculator electronic care asigur frnarea n poziia dorit.

    - procedeul de sudare se limiteaz la mbinri cap la cap, plane si unghiulare, concentrice cu axa de rotaie.

  • Piese sudate prin frecare

  • Sudarea prin frecare

    Etapele sudarii prin frecare

    Sudarea prin frecare este un procedeu de sudare prin presiune la care energia necesara realizrii monolitismului este obinut prin transformarea energiei mecanice de frecare, dintre componentele de sudat, n cldur.

  • Maini de sudare prin frecare

  • Maini de sudare prin frecare

  • Piese sudate prin frecare