PN 103 - Rezumatul fazei 4.docSudobrazarea cu arcul electric, în mediu de gaze protectoare inerte
1
Rezumatul fazei IV
Prezenta lucrare reprezint faza 4-a (final) “Optimizarea procesului de sudobrazare sub aspectul vitezei de sudare i al consumului de energie. Identificarea domeniilor de aplicare posibil a procedeului de sudobrazare i formularea unor recomandri cadru de aplicare“ a proiectului cu titlul „Sudobrazarea cu arcul electric, în mediu de gaze protectoare inerte”. Lucrarea este structurat pe apte capitole i anume: În Capitolul 1 se prezint aspecte privind sudobrazarea prezentându-se avantajele care le posed în comparaie cu alte procedee de sudare i anume: temperatura din timpul procesului de sudobrazare este cu aproximativ 30% mai mic fa de temperatura degajat în timpul procesului de sudare MIG-MAG, asistarea de calculator a etapelor procesului de sudobrazare permit obinerea de îmbinri sudate de calitate superioar, consum de material minim (fr stropi), se pot realiza îmbinri de materiale similare sau din table cu grosimi mici între 0,5-3 mm în mediu de gaz protector inert utilizând o forma particular de transfer în “arc rece”. De asemenea, sudobrazarea CMT reprezint o posibilitate de rezolvare favorabil a problemelor specifice sudarii tablelor galvanizate prin nivelul redus al energiei liniare utilizate i controlul precis al transferului de material la sudare. Principiul transferului CMT are la baz etapele transferului „transfer de metal cu energie liniar mic” (figura 1) i anume:
Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Etapa 5 Etapa 6 Etapa 7 Etapa 8
Figura 1. Modul de transfer la procedeul CMT
Capitolul 2 descrie modul de alegere a parametrilor optimi de sudobrazare. Sunt descrise variaiile vitezelor de sudare funcie de variantele analizate unde se evideniaz valori optime a vitezei de sudare cuprinse între cele minime i cele maxime determinate experimental. Sunt de asemenea prezentate consumurile energetice optime pentru variantele de sudobrazare. În Capitolul 3 prezint tehnologii optimizate pentru sudarea îmbinrilor din diferite materiale metalice. 3.1 Tehnologii optimizate pentru sudarea îmbinrilor oel inoxidabil-oel inoxidabil. Materialul de baz folosit a fost tabl din oel inoxidabil austenitic 304 cu grosimea de 1mm iar ca material de adaos s-a folosit sârm de CuSi3 cu diametrul de 1,2 mm În figurile 2…7 sunt prezentate analizele macro-microscopice ale probelor realizate cu aceast tehnologie.
Sudobrazarea cu arcul electric, în mediu de gaze protectoare inerte
2
de col dubl Figura 4. Proba 1, Macrografia
îmbinrii cap la cap
Macrostructur Figura 7 Proba 1, SUD
Analizând variaia Rm = f(probele îmbinate) se observ c cea mai mare valoare a rezistenei la traciune se întâlnete la proba 1 (137 N/mm2) fa de proba 2 la care aceast caracteristic de rezisten nu depete valoarea de 131 N/mm2 practic cele dou probe nu pot fi difereniate dup aceast caracteristic.
În urma încercrii la îndoire toate epruvetele au fost îndoite pân la unghiul de 180° fr s apar fisuri fiind asigurat rezistena mecanic la deformare. 3.2 Tehnologii optimizate pentru sudarea îmbinrilor aliaj de aluminiu-oel zincat Materialele de baz folosite la realizarea îmbinrilor sunt table de oel zincat DX51D+Z150-N-A-C (EN 10327/2004) cu grosimea de 1mm i tabl de aliaj de aluminiu EN AW 1200 (SR EN 1706 : 2000), grosime 1 mm iar ca material de adaos s-a utilizat sârm electrod din aliaj AlSi5. Figurile 8…10 prezint rezultate obinute în urma îmbinrii aliaj de aluminiu-oel zincat.
Figura 8. Proba 3, Macografie Figura 9. Proba 4, Macrostructur Figura 10. Proba 3, Interfa Analizând variaia Rm = f(proba sudat) se observ c cea mai mare valoare a rezistenei la forfecare se întâlnete la proba 4 (66 N/mm2) iar cea mai mic valoare (60 N/mm2) se întâlnete la proba 3, neexistând diferene semnificative a rezistenei mecanice la cele dou probe. În urma încercrii la îndoire toate epruvetele au
Sudobrazarea cu arcul electric, în mediu de gaze protectoare inerte
3
rezistat la îndoire pân la unghiul de 90° fr s apar fisuri cu excepia unei epruvete de la proba 4 ce a fisurat la unghiul de 88°. 3.3 Tehnologii optimizate pentru sudarea îmbinrilor similare cap la cap aliaj de aluminiu-aliaj de aluminiu Materialele de baz folosite la realizarea îmbinrilor cap la cap sunt table de aliaj de aluminiu EN AW 1200 (SR EN 1706 : 2000) iar ca material de adaos s-a folosit sârm electrod din aliaj AlSi5 cu diametrul de 1,2 mm. Figurile 11…13 arat câteva analize macro-microscopice ale tehnologii optimizate de sudarea a îmbinrilor similare cap la cap aliaj de aluminiu-aliaj de aluminiu.
Figura 11. Proba 6, Macrografie Figura 12. Proba 6, Macrostructur Figura 13. Proba 5, SUD Variaia Rm= f(proba îmbinat) arat c cea mai mare valoare a rezistenei
mecanice se întâlnete la proba 5 (76N/mm2) iar la proba 6 aceast valoare nu depete 62 N/mm2. La încercarea la îndoire toate epruvetele au fost îndoite pân la unghiul de 180° fr s apar fisuri, atestând o deformabilitate ridicat, valoarea impus pentru îmbinri fiind de 90°. 3.4 Tehnologii optimizate pentru sudarea îmbinrilor similare tabl oel zincat- tabl oel zincat Materialele de baz folosite la realizarea îmbinrilor sunt table de oel zincat DX51D+Z150-N-A-C ( EN 10327/2004) cu grosimea de 1mm i material de adaos s- a folosit sârm electrod din aliaj SG-CuSi3 (figurile 14…16).
Figura 14. Proba 8, Macrografie Figura 15. Proba 7,
Macrostructur Figura 16.Proba 7, ZIT
Ruperile epruvetelor încercate la traciune au avut loc în metalul de baz cu
excepia unei epruveta de la proba 7 i o epruvet de la proba 8 la care ruperea a avut loc în sudur. În urma încercrii la îndoire epruvetele au fost îndoite pân la unghiul de 180° fr s apar fisuri cu excepia probei 7 la care unghiul de îndoire este cuprins între 83 i 101°, valoarea minim de 83° este sub valoarea impus de 90°.
Sudobrazarea cu arcul electric, în mediu de gaze protectoare inerte
4
3.5 Tehnologii optimizate de sudobrazare a profilelor de aluminiu tehnic utilizate în practica industrial Pofilele de aluminiu sunt utilizate frecvent în construcii datorit faptului c au o rezisten la coroziune bun i o densitate mult mai mic decât cea a oelului. În cadrul proiectului s-au realizat îmbinri din profile de aluminiu tehnic (Al 99) cu dimensiunile 50x5 mm, atât în varianta cap la cap cât i în varianta de col suprapus folosind ca material de adaos sârm electrod din aliaj AlSi5 cu diametrul de 1,2 mm (figurile 17…19).
Figura 17. Proba 10 Macrografia Figura 18. Proba 10, Macrostructur
Figura 19. Proba 10, SUD
Valorile rezistenei la rupere (Rm) în varianta cap la cap sunt cuprinse între 122 i 123 N/mm2, ruperea având loc în metalul de baz. La probele examinate (10, 11) estimatorul ΔHV1 determinat între zonele caracteristice are valori cuprinse între 8,26 i 15,55%, toate valorile sunt sub valoarea de 50%, practic nu exist durificri locale accentuate iar riscul apariiei ruperilor fragile în aceste zone este sczut. 3.6 Tehnologie optimizat de încrcare prin sudare a tijelor-ciocan forj de la Neptun Forj Câmpina Materialul de baz folosit la realizarea îmbinrilor eterogene este oelul de nitrurare, marca 34MoCrNi16 STAS 791-88 cu Ø155x3180mm, iar ca material de adaos s-a folosit sârm electrod Cu8Al Ø1,2. Pentru încrcarea prin sudobrazare a tijei ciocan forj s-a realizat un stand special, asigurând astfel suportul tijei precum i rotaia corespunztoare încrcrii. În figurile 20…22 sunt prezentate analizele macroscopice i microscopice ale tijelor ciocan încrcate prin sudare prin procedeul CMT.
Figura 20, Macrografie tij Figura 21 Imaginea macroscopic Figura 22, ZIT
Sudobrazarea cu arcul electric, în mediu de gaze protectoare inerte
5
3.7 Tehnologie optimizat de sudobrazare a evilor din oel nealiat marca P195GH folosite în practica industrial Materialul de baz folosit la realizarea îmbinrilor similare este oelul nealiat, marca P195GH cu Ø255mm i grosime 4,5 mm iar ca material de adaos s-a folosit sârm electrod din aliaj SG-CuSi3 (DIN 1733) cu diametrul de 1,2 mm. Figurile 23…25 arat macrogafia îmbinrii, precum i principalele imagini microscopice.
Figura 23. Macrografie Figura 24 Macrostructur Figura 25. ZIT
Încercarea la traciune s-a efectuat pe epruvete conform SR EN 895:1997. Valorile încercrii la traciune sunt cuprinse între 122 i 123 N/mm2, ruperea având loc în metalul de baz. Valorile sczute ale estimatoriului ΔHV1 (23,66 i 24,81) sub valoarea de 50% atest prezena unor durificri locale accentuate i implicit riscul de apariie a ruperilor fragile în aceste zone este mult diminuat. Capitolul 4 descrie Calificarea tehnologiilor optimizate. Sunt prezentate de asemenea specificaii procedurilor de sudobrazare/sudare ce cuprind datele principale ce definesc: procedeul de sudobrazare/sudare, poziia de sudobrazare/sudare, calitatea materialelor de baz i de adaos, schia de pregtire a îmbinrii i succesiunea straturilor de sudobrazare/sudare, parametrii tehnologiilor optimizate de sudobrazare/sudare, tehnica de sudobrazare/sudare privind realizarea îmbinrilor similare i eterogene În capitolul 5 este prezentat programul de diseminare a proiectului nucleu ce a avut la baz o serie de activiti i anume: articole propuse la Simpozioane internaionale,, organizarea unui Workshop la nivel naional (cu participarea firmelor interesate de procedeul de sudobrazare CMT), redactarea unei propuneri de invenie, finalizarea paginii Web a proiectului nucleu. Capitolul 6 prezint reactualizarea paginii WEB a proiectului. Lucrarea se încheie cu Capitolul 7 ce prezint principalele concluzii ale lucrrii dintre care se menioneaz urmtoarele:
• Procedeul de sudobrazare prin CMT (Cold Metal Transfer) cunoate o aplicabilitate din ce în ce mai mare în diferite domenii de vârf ale industriei (aeronautic, naval, auto, etc.) datorit avantajelor pe care le prezint comparativ cu alte procedee de sudare. Acest procedeu permite realizarea unor îmbinri eterogene din table fabricate din materiale performante, cu grosimi cuprinse între 0,5 i 3 mm
• Variaia vitezelor de sudare (vs) i a consumului energetic (Ec), în funcie de variantele de sudobrazare, permite stabilirea unor valori optime ale acestor funcii pentru variantele tehnologice analizate
Sudobrazarea cu arcul electric, în mediu de gaze protectoare inerte
6
• Pe baza rezultatelor examinrilor structurale i ale încercrilor mecanice ce s- au efectuat la îmbinrile similare i eterogene realizate cu tehnologiile optimizate de sudobrazare prin CMT (variantele 3.1.1., 3.1.2., 3.2., 3.3., 3.4.) s-au întocmit Specificaiile Procedurilor de Sudobrazare pentru îmbinrile cap la cap i îmbinrile în col, în vederea calificrii acestor tehnologii optimizate.
• Principalele recomandri cadru privind aplicarea posibil a procedeului de sudobrazare la realizarea îmbinrilor similare i eterogene se refer la domenii de fabricaie i reparaii a unor componente industriale i anume:
- Construcia de repere industriale privind transmiterea forelor de lovire la mainile de forjat i extrudat materiale metalice
- Construcia profilelor de aluminiu cu lungime peste 6 m - Construcia conductelor de transport fluide din oeluri nealiate i
aliate pe baza sudobrazrii unui mare numr de evi - Reparaia lagrelor de alunecare i a axelor - Reparaia bucelor antifriciune - Recondiionarea pieselor din font din construcia motoarelor - Repararea venelor din font turnat - Încrcarea suprafeelor de uzur a pompelor elicoidale
Atât construciile cât i reparaiile vor trebui executate dup norme tehnice specifice i calificate prin procedee specifice impuse de proiectant
• Programul de diseminare a rezultatelor acestui Proiect Nucleu PN 09-160103 din perioada 2009-2011 a cuprins urmtoarele activiti: • elaborarea i susinerea unor articole la conferine naionale i
internaionale; • organizarea unui workshop la nivel naional privind promovarea
procedeului de sudobrazare prin CMT în industrie; • redactarea unei propuneri de invenie cu aplicare industrial a procedeului
de sudobrazare prin CMT; • finalizarea paginii web a proiectului.
Faza a patra proiectului (faz final) s-a finalizat prin realizarea de tehnologii optimizate pentru sudarea îmbinrilor din diferite materiale metalice de precum i realizarea unui stand special pentru încrcarea prin sudobrazare a tijelor ciocan- forj, stand ce asigur atât suportul tijei cât i rotaia corespunztoare a acesteia. S- au realizat experimentri pentru optimizarea tehnologiilor pentru sudarea îmbinrilor din diferite materiale metalice folosite în diverse aplicaii în industrie precum i un studiu privind optimizarea procesului de sudobrazare sub aspectul vitezei de sudare si al consumului de energie.
Se consider c obiectivele fazei au fost integral realizate, iar Raportul tehnic întocmit pentru aceast faz încheie proiectul nucleu PN 09-160-103/2009.
Responsabil proiect,