INTRODUCERECaurmareacerinelor specificedinindustriilealimentar, chimic, petrochimic, naval, etc. reducerea duratei de proiectare a tehnologiilor de asamblare i realizare a unor construcii sudate constituie o direcie importantdecercetare. Cel puindinpunct devedereeconomic, este evidentnecesitateastabilirii rapideaunor soluii tehnologiceoptimeprin analiza rapid a sudabilitii care, s satisfac cerinele impuse unor astfel de structuri. Materialelei condiiileavutenvederereflectnivelul deinteres practicpecarel reprezintasamblareai sudareandiverseleramuri ale economiei.Sudarea este operaia tehnologic prin care se realizeaz o asamblare nedemontabiladousaumai multepiesemetalice, utilizndnclzirea local, presiunea sau ambele, cu sau fr folosirea unuimaterialde adaos similar cu metalul pieselor de mbinat.Prinsudursenelegezonadembinarerezultatnurmasudrii, materialul de adaos depus prin sudare se numete cordon de sudur; acesta poate fi continuu sau ntrerupt. Piesele de sudat se prelucreaz n zona unde urmeaz s se depun materialul de adaos, locaurile respective numindu-se rosturi.1.1 Schemele tehnologice ale procedeelor de sudare Schema tehnologic a sudrii electrice manuale (fig. 1.1)Electrodul metalic(1)esteprevzutcuunnveli deprotecie(2)i estefixat ncleteleport-electrod(3). Latemperaturaridicatdinarcul electric, electrodul setopeteformndu-sepicturile(4) careajungn baiademetal (5). Proteciai bunafuncionareaarcului seasigurcu ajutorul componentelor dinnveliul electrodului ceformeazoatmosfer gazoas. O parte din nveli se topete i formeaz un strat protector lichid de zgur(6) care, prin solidificare, mpiedic dizolvarea gazelor n metalul nclzit al cordonului (7).Figura 1.1. Schema sudrii manuale cu electrod fuzibil. Schema tehnologic a sudrii semiautomate i automate (fig. 1.2)1Acesteprocedeesencadreazncategoriaprocedeelor desudare electric cu arc acoperit. Arcul se formeaz ntre pies i electrodul (1).Arcul arde sub un strat de flux (2), care curge din buncrul (3). Picturile de metal (4) ajung n baia de sudare (5) n condiiile unei bune protecii,asigurate de fluxul topit (6) precumi deatmosferagazoascreat. Dupsolidificarea stratului de flux topit, acesta formeaz un strat de zgur (7) ce se desprinde uor de cordonul de sudur (8).Figura 1.2. Schema sudrii sub strat de flux. Schematehnologicasudrii MIG-MAG(fig. 1.3)Sudarean mediudegazprotector sefacecuajutorul arculuielectricformat ntre electrodul (1), fuzibil sau nefuzibil i piesa de sudat.Protecia se asigur cu ajutorul unui jet de gaz inert sau activ aflat n curgere laminar (2) trimis prin ajutajul (3). Arcul electricseformeazntrepiesadesudat i srmade adaos. Picturile de metal (4) ajung n baia de metal (5) care, prin solidificare, formeaz cordonul (6). Dup natura gazului, acesta poate fi gaz activ sau gaz inert.Figura 1.3. Schema sudrii MIG-MAG. Schema tehnologic a sudrii cu plasm (fig. 1.4)n cazulacestuiprocedeu de sudare,arcul electric se formeaz ntre electrodul (1), dinwolframsauzirconiu, i ajutajul (2) i esteputernic trangulat mecanicielectromagnetic. Prinajutajul (2)setrimiteungaz plasmogen (argon),care formeaz, prin disociere i ionizare, plasma. 2Temperatura jetului de plasm este foarte ridicat (10000 - 24000)C. Pentru protecia arculuiircireaajutajului sesuflprinajutajul (3) ungazde protecie (heliu+argon). Arculce se formeaz iniialntre electrod iajutaj (arcpilot)esteapoi transferat, prindeschidereacomutatorului K, asupra piesei care este legat la polul pozitiv al sursei.Figura 1.4. Schema sudrii cu plasm. Schema tehnologic a sudrii n baie de zgur (fig. 1.5)Figura 1.5. Schema sudrii n baie de zgur.Sudareanbaiedezguresteunprocedeudemareproductivitate. Custurasudatseformeazpevertical. Clduranecesarseobinepe baza efectuluiJoule-Lenz, la trecerea curentuluiprintr-o baie de flux topit avnd rezistena electricmare i temperaturaridicat. Baiade zgur se formeaz prin topirea unui flux special ntre marginile pieselor de sudat (2) i patinele(3) dincuprurciteforat cuap. Duptopire, arcul format la nceputulprocesului desudareseunteaz, srmaelectrodului (4) fiind 3trecut n baia de flux (1) ce are temperatura de topire mai mare dect a electrodului. Electrodul este antrenat n baie prin ghidajul (5) cu un sistem cu role. Metalul topit, avnd greutatea specific mai mare, se depune la partea de jos i formeaz, prin solidificare, custura sudat (6).2. Arcul electric2.1. Amorsarea i formarea arcului electric. Prile componente ale arcului electricEtapele amorsrii i formrii arcului electric sunt prezentate n figura 2.1.Electrodul, legat la una din bornele sursei (de exemplu la cea negativ), este adus n contact cu piesa legat la cealalt born (fig. 2.1a). Punctele de contact, ce constituie locuri de trangulare a liniilor de curent, se vor nclzi pn la temperatura de topire datorit curentului de scurtcircuit foarte mare. Sub influena forei de apsare F, numrul punctelor de contact crete continuu, astfel nct n final, zona de contact dintre electrod i pies va fi format dintr-o punte de metal lichid(fig. 2.1b). La ridicarea electrodului depepies(fig. 2.1c), simultancualungireapunii demetal, datorit forelor electromagnetice Fe, se va produce i o trangulare a acestei puni. trangularea punii metalicedetermin o cretere a rezistenei electrice, ceeaceconducelacretereatemperaturii acestei poriuni. La atingerea temperaturii de fierbere a metalului are loc ruperea punii metalice i formarea vaporilor metalicicare, fiinduor ionizabili, asigurtrecerea curentului n continuare, sub forma unei descrcri electrice n arc (fig. 2.1d).Procesul de formare a arcului electric dureaz doar cteva fraciuni de secund i se caracterizeaz prin fenomene fizice complexe: emisie termoelectronic,ionizareagazuluidinspaiul arcului, accelerareaionilorn cmpul electric, etc. a) contactb) nclzire c) retragerea d) aprinderea i topire electroduluiarculuiFigura 2.1. Amorsarea i formarea arcului electric.Trebuieprecizat faptul c, datorittransportului deioni de laanodla catod, anodul va aprea sub forma unui crater, iar catodul sub forma unui con. Lantrerupereapunii demetal, temperaturacatodului este meninut i 4chiar majorat datorit bombardrii cu ioni pozitivi, captai din descrcare.n conformitate cu legile termodinamicii, densitatea curentului de emisie termoelectric J [A/m2] este dat de formula lui Richardson:keT KU qk e T J J 20( 2. 1)unde:J0, - constant ce depinde de material i de natura suprafeei catodului [A/m2K2];Tk - temperatura suprafeei catodului [K];q - sarcina electronului, n valoare absolut [C];Ue - potenialul de ieire [V];K - constanta lui Boltzman [J/K].Analiznd relaia (2.1) seobserv c densitatea curentului termoelectronic se mrete odat cu reducerea potenialului de ieire Ue.n afar de natura i starea catodului, densitatea de curent termoelectronic depinde cel mai mult de temperatur.n cazul sudrii cu electrod nefuzibil se petrec aceleai fenomene, ns puntea metalic topit se produce numai n contul topirii metalului de baz.Prilecomponentealearcului electricsunt: zonacatodic, coloana arcului i zona anodic. n figura 2.2 s-a reprezentat schematic arcul electric precum i repartizarea cderilor de tensiune n lungul acestuia.a) contactb) nclzire i topireDelimitriledespaiuntr-odescrcaresunt justificateprinaceeac repartizarea tensiunii este neuniform, deoarece apar grupri masive de sarcini excedentare n jurul celor doi electrozi.n arcul electric se pot deosebi urmtoarele zone: 1- pata catodic; 2- zona catodic; 3- coloana arcului; 4- zona anodic; 5- pata anodic.Figura 2.2. Prile componente ale arcului electric.Pata catodic (1) se formeaz pe suprafaa catodului ieste locul cel 5mai caldal catodului, fiindsursaemisiei electronilor. Frpatacatodic, arcul electric nu s-ar putea forma. Acest lucru a fost demonstrat experimental, prin inversarea polaritiiideplasarea anoduluicu viteze din ce n ce mai mari. S-a observat c, de la o anumit vitez de deplasare a anodului pata catodic(depepiesafix) neputndu-seforma, arculelectricsestinge, ceea ce nu se ntmpl la arcul cu polaritate direct.Zona catodic(2) se ntinde pe o lungime foarte mic, avnd ordinul de mrime de (10-4...10-6)cm, egal cu parcursul liber al electronilor n gazul ce nconjoar catodul. n aceast zon, se presupune c electronii nu sufer ciocniri. Cmpul electric accelereaz electronii spre anod, iar ionii pozitivi spre catod i ntruct masa ionilor este considerabil mai mare dect a electronilor, viteza lor de deplasare va fi mult mai redus.De aceea, n zona catodic, concentraia de ioni pozitivi (sarcina spaial) estecumult mai maredect concentraiadeelectroni, ceeace conduce la crearea cmpului deosebit de intens n zona catodic.Intensitatea cmpului electric este de ordinul (105 106) V/cm, asigurnd astfel o emisie electronic nsemnat, iar cderea de tensiune pe aceast zon este de (8...20) V.Temperaturapetei catodicevariazntre1380Cpentrumagneziui 3680 C pentru wolfram. n general, temperatura petei catodice este mai mic dect temperatura de fierbere a metalului respectiv, excepie fcnd magneziu i aluminiu.Aceastasedatoreazfaptului cmagneziui aluminiul formeaz oxizi a cror temperatur de topire este mult mai nalt i care ridic temperatura petei catodice. Valoarea cderii de tensiune pe zona catodicdepindedepotenialul deionizareal gazului sauvaporilordin spaiul arcului i se consider c Uk = Ujonizare.Zona anodic (4) se afl n vecintatea anodului i are o ntindere mai maredect zonacatodic, avndordinul demrime(10-3...10-4) cm i o cdere de tensiune maimic, avnd valoarea de (2...3) V. n apropierea anodului este preponderent concentrarea electronilor,crendu-se o sarcin spaial negativ. Spectografic s-a observat c intensitatea cmpului electric este mai mic dect la catod. Anodul esteputernic nclzit i temperaturasaTanestemai ridicatdect aceeaacatodului deoarecela anod nu are loc emisie electronic. Emisia de electroni a catodului, n urma consumrii lucrului mecanic de ieire, este nsoit de o scdere a temperaturii.Coloana arcului(3) este practic egal cu lungimea arcului. Aici au loc ionizri, excitri i recombinri ntreparticulelegazului. Acest spaiueste umplut cu gaz ce are temperatura cea mai ridicat i de aceea, n coloana arcului, o importan deosebit o capt ionizarea termic.Coloana arcului este neutr, suma sarcinilor particulelor negative este egalcusumacelor pozitive. Ionizareatermicagazului seproducenu numai datorit ciocnirilor neelastice ale electronilor cu atomii, ci i ca urmare a ciocnirii atomilor ntre ei.6Aceastaseexplicprinaceeacngazul ceumplecoloanaarcului, odat cu ridicarea temperaturii, crete rapid numrul atomilor ce dispun de energiesuficientpentruionizareaputernicagazului princiocniri.De aceea, coloana arcului conine un gaz puternic ionizat, avnd temperatura n ax foarte ridicat: (6000...8000)C. n schimb, pedirecie radial, temperatura n coloana arcului va fi repartizatneuniform, datorit transmiterii cldurii, temperaturafiindmaximnaxacoloanei i minimla periferie.Temperaturacoloanei arcului creteodatcucretereacurentului i scade cu scderea potenialului de ionizare. Curentul total prin coloana arcului reprezint o sum ntre curentuldat de sarcinile pozitive ce se deplaseaz sprecatodi curentul format desarcinilenegativecesedeplaseaz spre anod.Neglijndcomponentacurentului datdedeplasareaionilor pozitivi, datorit mobilitii lor mult mai mici dect a electronilor, se poate considera c, curentul prin arc este datorat numai electronilor.Conductibilitatea electric a coloanei arcului este mult mai mare dect a zonei catodice, deoarecenumrul deelectroni emii deunitateadevolum estemult mai maredect acelor emii nzonacatodului. Deci, cmpul electric Ec va fi mult mai mic: Ec= (10... 40) V/cm. Experimental se confirm studiileteoreticeconformcroraintensitateacmpului electric ncoloana arcului pe direcie axial este constant:. ctIUEccc(2.2)unde:Ec - intensitatea cmpului electric [V/cm];Uc - cderea de tensiune n coloana arcului [V];lc - lungimea coloanei arcului.2.2 Caracteristica static a arcului electric de curent continuuDistribuia tensiunii n arc are forma din figura 2.2, tensiunea arcului fiind alctuit din cderile de tensiune pe cele trei zone ale sale:Ua = Uk + Uan +Uc(2.3)Parametrii ce determin comportarea arcului de sudare sunt curentul ce trece prin arc (Ia), tensiunea arcului (Ua) i lungimea arcului(la). Caracteristica arcului va fi definit prin relaia:f(Ua, Ia, la) = 0 (2.4)i se numete caracteristica static a arcului electric.Pentru a simplifica reprezentarea i interpretarea acestei funcii se pstreaz unul din parametri, fie intensitatea curentului Ia, fie lungimea arcului la, la valori constante, obinndu-se caracteristicile:Ua = f1(la) la Ia = ct., respectiv (2.5)Ua = f2(Ia) la la = ct. (2.6)nmodobinuit, caracteristicaarcului sereprezintsubformaunei familii de curbe7Ua = f(Ia) (2.7)lundu-se drept parametru variabil lungimea arcului la.Deoarece tensiunea are trei componente, pentru a se determina caracteristica arcului, se va considera modul n care variaz cu intensitatea curentului fiecare component din relaia (2.3).CdereadetensiunepezonacatodicUknudepindepractic de valoarea curentului, ntr-un domeniu larg de variaie a curentului, de la 100 Ansus. Cercetrileaudemonstrat c, lacureni mici, suprafeelepetelor catodice i anodice cresc proporional cu intensitatea curentului, densitatea de curent rmnnd constant. Se consider c intensitatea cmpului electric n zonele electrozilor, precum i tensiunile Uki Uansunt practic independente devaloareacurentului. Lavalori mari alecurentului, cndpatacatodic acoper ntreaga suprafa transversal a electrodului, cderea de tensiune cretentr-ooarecaremsur, deoarececretereacurentului sefacepe seama creterii densitii de curent (cazul sudrii automate).Valoarea tensiunii Ukdepinde de materialul electrodului i de mediuln care are loc descrcarea. O importan mare o are prezena n amestecul degazeaunor elementeavidedeelectroni, cecaptureazcuuurin electronii, formnd ioni negativi. Astfel de elemente sunt halogenii (F2, Cl2, Br2, I2), precumi oxigenul, azotul, etc. Prezenafluorului conduce la absorbirea intens a electronilor emii de catod,reducnd numrul electronilorliberi dinspaiul catodici ridicndcderea de tensiune Ukcu (8...9)V.Cderea de tensiune anodic Uan nu depinde de valoarea curentului, ci doar n mic msur de materialulelectrozilor ide mediuln care are loc descrcarea. Pentru un arc n vapori de fier: Uan = (2...3)V.Cdereadetensiunencoloanaarcului Ucpoatefi exprimatprin relaia:Uc =IaRc a(2.8)undeRcaesterezistenaechivalentacoloanei arcului electric. Aa cum se va arta ulterior, Rca are un caracter neliniar.DeoareceEc=ct. (2.2), sepoatedeterminacdereadetensiunen coloana arcului:Uc = Ec.la, (2.9)unde intensitatea cmpului electric Ec se poate exprima ca fiind egal cu raportul dintre densitatea de curent Jc i conductibilitatea electric a coloanei arcului (c):[ ]2,mmASIJ undeJEcacccc (2.10)deci: c caa c cS II E U (2.11)rezultnd astfel c:8c cacaS IR (2.12)La valori mici ale curentului, aria seciunii coloanei arcului Sc va depinde dedimensiunilepetelor active. Cucretereacurentului, cretesuprafaa petelor active, deci i diametrul coloanei arcului, astfel nct valoarea lui Rca va scdea mai rapid dect crete Ia, obinndu-se o diminuare a valorii Uc. Cndunadintrepeteleactivevaacoperi ntreagaseciuneaelectrodului, cretereancontinuarealui Scdevineimposibil, cderiledetensiunepe catod i anod devin aproximativ constante, iar Rcava avea o valoare aproximativ constant.n aceste condiii se poate scrie:Uk + Uan = a = ct. = Uap i deciUa = a + IaRcasau:Ua = a + Ec.la(2.13)undeUapreprezinttensiuneadeaprindereaarcului i depindede diametrul electrodului, natura nveliului i a gazului n care arde arcul.Forma general a caracteristicii statice a arcului electric este prezentat n figura 2.3, n care se observ trei zone distincte:Figura 2.3. Caracteristica static a arcului electric.Izonacurenilor mici, ncaretensiuneanarc scadeodatcu cretereacurentului, deoarececreteseciuneacoloanei arcului. Crescnd seciunea coloanei arcului, precumi temperatura acesteia, va crete conductibilitatea c, prin ionizarea mai bun a gazului;II- zonancarecderiledetensiuneUk, Uani Ucdevinpractic independente de variaia curentului. Caracteristica este practic rigid, aceasta fiind zona cu larg aplicare n tehnica sudrii;III- zonancareSci Acdevinpractic constante, ajungndla valorilemaxime, iar Uavancepescreasccucurentul, respectnd aproximativ legea lui Ohm.9Figura 2.4. Caracteristica dinamic a arcului electric.Caracteristica static este determinat prin variaiilente ale curentului i tensiunii. Dac se mrete rapid curentul de la I1 la I2 (fig. 2.4) se constat c n locul tensiunii indicate de caracteristica static este necesar o tensiunemai mare(curba2), datoritineriei fenomenelortermicei de ionizare iinvers dac se micoreaz curentul de la I2la I1,tensiunea va fi indicat de curba 3.Buclacareseformeazpoartnumeledecaracteristicadinamica arcului electric.3.Stabilitatea arcului electric i a procesului de sudareLasudareacuarc electric ametalelor, arcul electric i sursade sudare formeaz un sistem energetic reciproc dependent. De proprietile acestui sistem sunt legate n mare msur calitatea sudurii iposibilitile de folosireeficientautilajului desudare. ncazul cel mai general, arcul se numete stabil cnd valorile medii ale parametrilor ce l determin, electrici i geometrici, rmn neschimbai (n cadrul unorlimite), pe toat perioada ct se fac observaiile.Limitele n care variaz parametrii arcului depind de regimul de transport al picturilordemetal, influenacmpului magneticpropriu,felul curentului, tipul sursei de curent, etc.Aprecierea dac un arc este stabil sau nu, se face studiind oscilogramele ridicate pentru curent i tensiune. n consideraiile fcute pn acum s-au prezentat condiiile de natur fizic i electric ale circuitului n care se gsete arcul, pentru ca acesta s ard stabil. n continuare, se va studia influena proprietilor sursei de alimentare asupra stabilitii arcului.n arcul electric cu electrod fuzibil se produc variaii brute ale regimului electric n intervale de timp foarte scurte (sutimi de secund).Topirea electrodului i trecerea metalului sub forma de picturi provoacvariaii brutealelungimii arcului i scurtcircuitri repetate ale sursei. Caracterul dinamical sarcinii necesitcasursadealimentares ndeplineasc anumite condiii speciale.3.1 Stabilitatea static a arcului electric i caracteristicile externe ale surselor de sudareSe consider sistemul format dintr-o surs de alimentare (S.A.) i un arc 10electric(fig. 3.1). Pentrufiecarevaloareacurentului debitat Is, labornele sursei vafi oanumittensiuneUs. Regimul staionar alsistemuluieste determinat de egalitatea tensiunilor icurenilor. Prin urmare, la o astfel de stare se poate scrie:Ua = Us = Ur(3. 1)Ia= Is = Irunde Ur si Ir reprezint tensiunea i curentul n punctul de funcionare (de regim).Figura 3.1. Sursa de alimentare i arcul electric.Princaracteristicaexternasursei desudaresenelegecurbade variaie a tensiunii la borne n funcie de intensitatea curentului debitat.ntre caracteristica extern a surseiicaracteristica static a arculuitrebuie s existe o corelaie care s asigure un proces de sudare stabil i uniform.Pentru determinarea stabilitii statice a sistemului din figura 3.1, se va analiza comportarea lui la abateri mici de la starea de echilibru.Cele doua curbe (fig.3.2), caracteristica extern a sursei (1) i caracteristicastaticaarcului (2), seintersecteaznpuncteleAi B, ce reprezintpuncteledearderestaionarasistemului, punctencaresunt satisfcute relaiile (3.1).Figura 3.2. Caracteristica static a arcului; caracteristica extern a sursei de sudare.n punctul A - dac va crete curentul cu I, tensiunea sursei devine mai maredect aarcului i curentul cretepnajungenpunctul B. Rezult c punctul A este un punct instabil de funcionare.11n punctul B - dac va crete curentul cu I, tensiunea sursei devine mai micdect tensiuneaarcului, curentul scade, revenindu-seastfel n punctul B. Punctul B va fi deci un punct stabil de funcionare.Caracteristicile externe trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:1. La mers n gol, sursa trebuie s asigure o tensiune suficient pentru aprinderea arcului electric;2. Dup aprindere, tensiunea sursei trebuie s fie acordat cu aceea aarcului, ceea ce impune caracteristiciisurseis varieze dup cum cere caracteristica static a arcului;3. Intensitatea curentului de sudare trebuie s fie ct mai constant lavariaiiale tensiuniin arc, deoarece la sudare lungimea arculuinu se poate menine riguros exact;4. Raportul dintre curentul de scurtcircuit (Ik) i curentul de sudare (Is), trebuiesvariezentreanumitelimite. DacIkestepreamare, vor apare stropiri intense, iar dac Ik este mic n raport cu Is, apare fenomenulde lipireaelectrodului depies. Valorileoptimesunt datedeintervalulIk/Is= (1,2...1,4).n general, o surs de curent poate avea o caracteristic extern de forma curbelor (1), (2) sau (3) (fig. 3.3a). Analiznd stabilitatea sistemului energetic format din sursele cu caracteristicile (1) i (2) iarcul electric, se constat c punctele Ai Bsunt puncte instabile de funcionare, deci singurele caracteristici utilizabile sunt cele cobortoare.Figura 3.3.Caracteristica extern a sursei. Diferitelecaracteristici cobortoareposibilesunt prezentatenfigura 3.3b. Se observ c n cele trei puncte de funcionare A1, A2 i A3, curenii de sudare au valoriapropiate. Ceea ce variaz n limite mari, este raportul Ik/Is. Pentrucaracteristica(1), raportul Ik/ Isestesupraunitar, darapropiat de valoarea1. ncazul caracteristicilordetipul (3)seobservcsursaeste improprie pentru sudare, punctul A3fiind un punct de funcionare n regim instabil.nfigura3.4sunt reprezentatevariaiilecaracteristicilor arcului cnd lungimea arcului se modific.12Figura 3.4. Modificarea caracteristicilor Figura 3.5. Variaia intensitii arcului cu lungimea acestuia.pentru dou caracteristici externe.n cazul adou caracteristici cobortoaredeforma(1) i (2) s-a reprezentat n figura 3.5, variaia intensitii curentului cu lungimea arcului pentruceledoucaracteristici externe. naceastafigurseobservc variaiile mai mici de curent, la modificarea lungimiiarcului,se obin pentru caracteristici de tipul (1), mai cobortoare. Rezult c acest tip de caracteristici sunt convenabilelasudareamanual, deoarecevariaii mari ale lungimii arcului curentul rmne aproape constant.n concluzie, caracteristicile externe brusc cobortoare, asigur o limitare a variaiilor curentului la sudare i prin urmare un regimde funcionareconstant. Tensiuneademersngol trebuiesfiesuficient de marepentruaprindereaarcului, dar nuvadepi tensiuneapericuloas prescris de N.T.S.M. Reglarea curentului de sudare pentru diferite diametre de electrozi i grosimi de material se realizeaz prin modificarea formei caracteristicii externe a sursei.n figura 3.6 sunt prezentate diferite posibiliti de modificare a caracteristicii externe a surselor.Figura 3.6. Variante de modificare a caracteristicii externe.nfigura 3.6a, sursele au caracteristici convenabile, deoarece tensiuneademersngol nuseschimblavariaiacurentului desudare. Surseledinfigura3.6bnucorespund, deoarecelacureni desudaremici, cnd ionizarea gazelor din coloana arcului este redus, tensiunea de mers n 13gol este cobort.Cazul ideal l reprezintsurseleavndcaracteristici detipul celordin figura3.6c. nacest cazseobservclacureni mici, cndionizarea gazelordincoloanaarculuieste mairedus, tensiunile de mersngolsunt ridicate, asigurnd amorsarea i stabilitatea arcului.3.2 Proprietile dinamice ale surselor pentru sudaren arcul electric cu electrod fuzibil, fenomenele se complic, deoarecentr-osecundtrecprinarc20-30picturi i tot deatteaori se scurtcircuiteaz sursa de alimentare, producndu-se o solicitare dinamic a ei. Datorit acestui fapt se produc variaii rapide ale intensitii curentului i tensiunii, astfel nct numai caracteristicaexternnupoateficoncludent pentru aprecierea calitilor sursei. Variaiile rapide ale parametrilor electrici, ce se produc n intervale de ordinul sutimilor de secund, sunt reprezentate n figura 4.7.Figura 3.7. Variaia parametrilor electrici.nfazaaI-aarelocscurcircuitul ntreelectrodi pies; intensitatea curentului variaz de la valoarea zero la valoarea maxim (de vrf) Ikv, n timpul tkv, apoi curentul de scurtcircuit scade i se stabilizeaz la valoareade scurtcircuit de durat tk. Tensiunea arcului scade de la valoarea de mers n gol Uo la valoarea Uk, egal cu cderea de tensiune pe rezistena de contact dintreelectrodi pies. Valoareatkestetimpul necesar pentrustabilirea curentului descurtcircuit, deci primaperioadreprezinttrecereadela regimul de mers n gol la regimul de scurtcircuit.nfazaaII-a, prinndeprtareaelectrodului depies, caurmarea temperaturii ridicate, respectiv a cmpului electric intens, apare arcul electric. Tensiuneaareunsalt rapidpnlavaloareaUv, apoi scadelavaloarea tensiunii de rezerv Ur, pentru ca ulterior s creasc la tensiunea arcului Ua. Toate aceste fenomene se petrec n timpul ts de stabilizare a arcului electric. n acest timp, curentulde scurtcircuit se stabilizeaz la valoarea curentuluide 14sudare Ia.nfazaaIlI-a, ntimpul ta, arcul ardenormal i seformeazo pictur demetaltopit n creterecare, la unmoment dat, scurtcircuiteaz arcul electric pe o durat de timp tk(faza 1). Dup desprinderea picturii are loc o perioad de restabilire a arcului electric cu durata tR(faza 2) i fenomenele descrise se repet cu o frecven ridicat.n urma studierii fenomenelor ce se produc n arcul electric cu electrod fuzibil, rezult c sursa trebuie s-i modifice rapid cei doi parametri (tensiune, intensitatea curentului), manifestnd o inerie minim. Numai dac aceast condiie este ndeplinit, procesul de sudareva fi constant iuniform. Sursa de sudare care reacioneaz rapid pe parcursul fazelor artate va avea caracteristicidinamice bune, trecerea de la o stare staionar la alta fcndu-se prin intermediul unor procese tranzitorii, datorit ineriei electromagnetice a sursei.Experimental seconstatcpentruareaprindeunarcelectric ntre doi electrozi nclzii, este necesar o tensiune de aproximativ 25V. Tensiuneasursei trebuiescreascdeci, ntr-untimpct mai scurt, dela valoarea Uk ~ 0 la 25 V, acest timp fiind numit timp de restabilire tr. Pentru ca sursa s aib caracteristici dinamice bune, timpul de restabilire trebuie s fie mai mic de 0,03 sec.nafaraacestui criteriual timpului derestabilire, pentruaaprecia proprietile dinamice ale surselor, se mai utilizeaz diferite alte criterii,cum sunt:1. Criteriul rezistenei aparente a sursei de sudare:kvfIUR0Stabilitatea arcului este cu att mai bun cu ct Rf este mai mare.2. Criteriul :aiimin undeiminestevaloareaminimacurentului dupndeprtareaunui scurtcircuit. Se recomand ca > 0,7.3. Criteriul P (pentru transformatoare de sudare):kkvtgIT UP 20nacest criteriu, Uoestetensiuneaefectivdemersngol, Ikveste valoarea maxim a curentului de scurtcircuit, iarkse determin pe oscilograma curentului n timpul procesului de sudare (fig. 3.8).15Figura 3.8. Oscilograma curentului la sudare.S-a stabilitc un transformatorde sudare are o comportaredinamic bun dac P (40...50).3.3 Reglarea curentului de sudareValoareacurentului de scurtcircuitse poate schimbaprin modificarea fie a raportului detransformare, fie a reactanei transformatorului.a) Modificarea raportuluide transformarese face cu ajutorulunor prize pe primarul sau secundarul transformatorului (fig. 3.9):Figura 3.9. Modificarea raportului de transformare.Schimbarea raportului de transformare Kprezint dezavantajul c odat cu micorarea curentului, scade i tensiunea de mers n gol. Din acest motiv se prefer modificarea reactanei totale a transformatorului.16b) Modificareareactanei totaleserealizeazprintr-oconstrucie special a transformatorului, n mai multe variante:I - Aezarea nfurrilor primare i secundare pe aceeai coloan, la distana variabil d(varianta nfurrilor mobile).Una din nfurri se realizeazmobili sepoatedeplasacuajutorul unui dispozitiv(fig. 3.10a). Prinmrireadistanei d, reluctanamagnetic(Rm) scadedatorit mririi fluxurilor de dispersie, deci inductivitatea L = C1-W2/Rmcrete, conducndlacretereareactanei X= .Li implicit Iareducereavalorii curentului I2k.Oaltvariantdereglaj esteposibilncazul transformatoarelor cu mieztoroidal (fig. 3.10b). Miezul magneticestecircular, iar secundarul se poate roti pn la un unghi = 180 . Caracteristicile externe i de reglaj (I2 = f( ))sunt asemntoarecuceledelatransformatoarelecucoloanei bobinemobile(fig. 3.10c). Prinacest procedeusepoatefaceoreglare continuacurentului desudare. Dezavantajul acestei varianteconstn faptul c, pentru realizarea unor cureni mici, bobinele trebuie considerabil ndeprtate, ceea ce conduce la creterea greutii miezului.Figura 3.10. Modificarea raportului de transformare cu nfurare mobil.O alt problem o constituie rigidizare bobinei mobile pentru ca s nu vibreze. nschimb, factorul deputerei coeficientul puterii aparentesunt bune n raport cu alte transformatoare: cos = (0.3...0,4) i = (0,22...0,24).II -Metoda unturilor magnetice17Figura 3.11. Transformator cu unt magnetic.untul magnetic are acelai efect ca i variaia distanei dintre nfurri, conducndlamrireafluxurilor dedispersie, deci lacreterea reactanei. Schema de principiu a unui astfel de transformator este prezentat n figura 3.11.Creterea maxim a reactanei se obine la valoarea de 90 a unghiului (curenii cei mai mici de sudare).Caracteristica extern i de reglaj are aceeai alur ca i la transformatoarele cu bobine mobile. Modificarea tensiunii de mers n goleste neglijabil, iar reglajul curenilor de sudare se face continuu.III - Metoda bobinei de reactan separatTransformatorul de sudare este monofazat, cu dispersie normal, tensiunea la bornele secundarului fiind aproape constant la variaia curentului (curba 1). n momentul n care se intercaleaz n circuit bobina de reactan, reactan ei se nsumeaz cu reactan de dispersie a transformatorului i caracteristica extern a grupului format din transformator i bobin va fi cobortoare (curba 2) (fig. 3.12).Figura 3.12. Reglarea curentului cu bobin de reactan.4. Utilaje folosite la sudare184.1. Utilaje pentru sudarea semiautomat sub strat de fluxLaacesteinstalaii (fig.4.1), deplasareacapului desudareseface manual. Deobicei, capul desudareestesprijinit pepiesadesudat cu ajutorul unui dispozitiv cu nlimea reglabil.Figura 4.1. Instalaie pentru sudarea semiautomat sub strat de flux. 1- sursa de sudare; 2- cutia de distribuie cu aparatajul de control; 3- mecanismul de avans al srmei electrod; 4- tambur cu srma electrod; 5- cap de sudare cu plnia pentru de flux; 6- tub flexibil.Un tub flexibil cu lungimea de 3...5 m, asigur conducerea srmei de la mecanismul deavanslacapul desudare, alimentareasrmei cucurent, precumi posibilitateatransmiterii unor comenzi delacapul desudarela mecanismul de avans (reglarea vitezei).Fluxul seaflntr-oplniefixatpecapul desudare. Regimurilede sudare diferite se obin prin modificarea curentului de sudare i a vitezeide avans a srmei electrod.Tubul flexibil special (fig.4.2a) servete pentru naintarea srmei electrod. El este alctuit dintr-o spiral dubl de oel (1), din firele de alimentare a arcului (3) care asigur i transmiterea comenzilor de pornire-oprire prin circuitul de comand (4). Cablul flexibil este acoperit cu o cma de bumbac (5), mbrcat la exterior cu cauciuc (6).Capul de sudare (fig. 4.2b) este compus dintr-un corp de aluminiu (1), la partea inferioar avnd nurubat un corp cilindric (2) din cupru. n interiorul corpului este fixat un cot tubular (3) din alam i o duz de contact (4) din bronz. La partea superioar a capului este fixat plnia pentru flux (5). Capul de sudare este fixat de mnerul (7), pe care este montat butonul de comand (8), careconecteazmotorul pentrucomandaavansului srmei electrod. Capul estefixat peunpivot (9) reglabil idemontabil, ce servete la sprijinirea i ghidarea capului n timpul sudrii.19Figura 4.2. a) Tubul flexibil; b) Capul de sudare.Laacesttip deutilajse pune problemadac acestapoate funciona fr reglaj automat al vitezei de avans a srmei, deplasnd manual capul de sudare, frcaoperatorul sudor spoatvedeaarcul electric i vrful electrodului. Practica a dat rspuns afirmativ la aceast ntrebare. La sudarea semiautomat nu se pot elimina variaiile lungimii arcului.Totui, practica a artat c procesul de sudareeste stabil la viteza de avans constant a electrodului, cu condiia ca diametrul srmei electrod s nu depeasc 2 mm, iar intensitatea curentului s se menin ntre 250..650 A. Explicaia rezid din faptul c, micornd diametrulelectrodului se mrete densitatea de curent, respectiv stabilitateaprocesului de sudare. Din aceste motive, semiautomatele pentru sudare se realizeaz, fr excepie, fr reglaj automat al vitezei de avans a electrodului.4.2 Utilaje pentru sudarea n mediu de gaz protectorLa sudarea n mediu de gaz protector se asigur o protecie foarte bun a bii de metal topit n timpul operaiei de sudare.ncondiii deantier, trebuiegsitemijloacelenecesarepentruca pturadeproteciegazoassnufiesuflatdecurenii deaer. Gazele folosite pentru protecia spaiului arcului pot fi mprite n trei grupeprincipale:1. Gaze inerte: argon, heliu;2. Gaze active: CO2, N2, H2, vapori de ap;3. Amestecuri de gaze active i inerte: Ar + O2, Ar + N2, Ar + H2, Ar + CO2.Dezvoltarea accentuat a acestor procedee n ultimultimp, se explic 20printr-o serie de avantaje tehnico-economice, i anume:- nu se folosesc fluxuri sau nveliuri pentru electrozi, prin urmarenu mai este necesar operaia de curire a custurii de zgur;- productivitate ridicat;- -grad nalt de concentrare a cldurii n zone restrnse, ceea ce reduce mult deformaiile pieselor sudate;- aciune minim duntoare a oxigenului i azotului atmosferic;- posibilitateasudrii unormetalei aliajespeciale, lagrosimile cele mai variate;- posibilitatea supravegherii arcului deschis, deci conducerea mai bun a procesului de sudare;- -posibiliti mai largi de mecanizare i automatizare. Procedeele desudarenmediudegazprotectordiferdupfelul electrozilorfolosii (fuzibilisau nefuzibili), dup felulgazuluide protecie idup felularcului electric. Corespunztordiferitelorprocedeedesudare,utilajeledesudare se clasific n urmtoarele grupe:1. Utilaje pentru sudarea n mediu de hidrogen atomic;2. Utilaje pentru sudarea n mediu de argon sau heliu, cu electrod nefuzibil (W.I.G. sau T.I.G.);3. Utilaje pentru sudarea n mediu de argon sau heliu, cu electrod fuzibil (M.I.G.);4. Utilaje pentru sudarea n mediu de gaze active, cu electrod fuzibil (M.A.G.).4.2.1 Utilaje pentru sudarea n mediu de hidrogen atomicSudarea n hidrogen atomic (arc-atom) se face cu un arztor special, arcul formndu-se ntre doi electrozi de wolfram legai la o surs de curent alternativ (ca.)- Coaxial cu electrozii se trimite jetul de hidrogen care trece n zona arcului printr-un spaiu inelar format ntre electrod i ajutajul electrodului (fig. 4.3).Sub influena temperaturii nalte a arcului se produce disocierea hidrogenului natomi, absorbindu-seomarecantitatedecldur. Cnd atomii dehidrogenatingsuprafaametalului careestemai rece, atomi se recombin n molecule de hidrogen. Acest fenomen este nsoit de dezvoltarea cldurii ce fusese absorbit la disocierea hidrogenului:H + H = H2 + 10600 cal/mol21Figura 4.3 Schema procedeului de sudare n mediu de hidrogen atomic.1-arztoare; 2-electrozi; 3-zonadereasociere;4- zonadehidrogen molecular; 5- zona de disociere.Topireametalului debazi deadaossefaceexclusivpebaza cldurii dezvoltatenurmareaciei dereasocire. Electrozii dewolframse leaglatransformatorul desudare, carearetensiuneademersngol de (250...300)V, ntimpcetensiuneaarcului estede(60...100)V. Curentulde sudare este de (10...100)A i depinde de grosimea pieselor:Is = (15...20) de [A],unde de = s/3 + 1 [mm].Debitul de hidrogen este QH2 = 800 + 15 Is [l/h]Datorit aciunii de rcire a arcului provocat de disociere, precum i a potenialului ridicat de ionizare a hidrogenului, este necesar o tensiune mare pentru amorsarea arcului i instalaia trebuie prevzut cu dispozitive de protejare contra electrocutrii.Procedeulseutilizeazlasudareapieselorrelativmici dinfont, oel refractar, ncrcri cumaterialedurei lucrri dereparaii speciale. Nuse poate aplica aliajelor ce conin procente mari de elemente cu afinitate mare fa de hidrogen: Cu, Ni, Ti, Al.4.2.2 Utilaje pentru sudarea n mediu de gaz inert, cu electrod nefuzibil (W.I.G.)Arcul electricseformeazntreunelectrodnefuzibil dinwolframi pies. Electrodul, arcul i baia topit sunt protejate de un nveli gazos inert (argon, heliu), ce se scurge dintr-un ajutaj concentric cu electrodul.Dac se sudeazcumetal deadaos, acestaseintroducelateral, subformaunei srme, ce nu intr n circuitul electric.Sursele folosite pot fi de curent continuu sau curent alternativ. Arztoarele sunt de obicei rcite cu ap. Diametrul electrodului de wolfram este de (1,5...6)mm, iar curentul de sudare este de pn la 300A. Argonul folosit cagaz protector poatefi pur (99,99%), fiindutilizat lasudarea aliajelor de aluminiu, sau argon tehnic, utilizat la sudarea oelurilor.Schema instalaiei pentru sudarea manual, cu arc electric, n mediu de 22argon, n curent continuu, este prezentat n figura 4.4.Figura 4.4. Schema instalaiei de sudare WIG.1 - generator de sudare; 2 - oscilator; 3 - rezisten de balast; 4- ampermetru; 5- condensator; 6- bobin; 7- arztor; 8- debitmetru; 9- reductor de presiune; 10- butelie.Pentruamorsareaarcului electric sefoloseteunoscilator. Acesta produce o tensiune de valoare mare i frecven ridicat. Datorit cmpului electric intens, n spaiul arcului se produce o ionizare pronunat, permind aprinderea arcului. Din punct de vedere constructiv, oscilatorul esteungenerator descntei, defrecvenridicat. Bobina(6) i condensatorul (5) alctuiescunfiltrudeproteciepentruca tensiunea nalt s nu ajung la sursa de sudare.Sudarea se poate face i cu heliu, instalaia fiind asemntoare. Excepie face numai sursa de sudare, deoarece tensiunea arcului n heliu este de (1,5...2) ori mai mare ca n argon. La acelai curent de sudare, n heliu, se dezvoltocantitatedecldurmai mare, datoritcderii maimari de tensiune pe coloana arcului.Un amestec de He + Ar este cel mai convenabil (40%Ar + 60%He) i conduce la custurimai bune dect n argon sau heliu. Acest procedeu se utilizeaz att la sudarea aliajelor de aluminiu, ct i la sudarea oelurilor.4.2.3 Utilaje pentru sudarea MIG.Laacest procedeu, arcul electricseformeazntrepiesi srma electrod (fig. 4.5). Srma avanseaz mecanizat i continuu, de pe un tambur. Gazul protector se scurge printr-un ajutaj al arztorului special i are misiunea de a proteja baia de metal topit de aciunea atmosferei. Sursa de sudarepoatefi ungenerator sauunredresor decurent continuu, cese racordeaz cu polul negativ la pies i cu polul pozitiv la electrod.Gazele utilizate pentru protecie la sudare pot fi: Ar, He sau amestecuri de gaze: (Ar + He).23Figura 4.5. Schema procedeului WIG. Figura 4.6. Caracteristica arcului.Deoarece arcul arde la densiti mari de curent, va avea caracteristica staticurctoare. Deci, serecomandcai sursadecurent saibo caracteristic rigid sau lent cobortoare. Sudarea prin acest procedeu noate fi executat att semiautomat ct i automat.n timpul sudrii, lungimea arcului variaz n anumite limite. n figura 4.6sevedecdaclungimeaarcului creteaccidental setrecedeDe caracteristica 2 pe 3, curentul absorbit de la surs reducndu-se substanial (la valoarea IS3). Deoarece viteza de avans a srmei este constant, se va reducei viteza detopirea electrodului, datoritmicorrii intensitii curentului. Ca urmare, se va reduce lungimeaarcului, revenindu-se la caracteristica 2.Datoritvariaiilormariale curentuluide sudare la variaia lungimii arcului, fenomenul de autoreglajse manifest foarte rapid. Autoreglarea arcului electric se manifest bine idin acest motiv viteza de avansa srmei electrodestedeobiceiconstant. Fenomenul arelocn mod similar n cazul micorrii accidentale a lungimii arcului.Procedeul seaplicpentrusudareaaluminiului i aaliajelor sale, precumi aaliajelor ceconinprocentemari decupru, nichel, ct i la sudarea oelurilor carbon, slab i nalt aliat. Schema instalaiei este asemntoarecuceadelaprocedeul W.I.G., cudeosebireacelectrodul esteavansat narcdectreunmecanismdeavans, calainstalaiilede sudare semiautomat sub strat de flux.4.2.4 Utilaje pentru sudarea MAG.Arcul electric se formeaz ntre electrodul fuzibil i pies, ntr-un mediu de gaz activ. De obicei, se utilizeaz bioxidul de carbon (CO2),care realizeazprotecia arcului.Acestgazareoaciuneoxidant,ce poate fi compensatprincretereaconinutului deelementedealieredinsrma electrod. Datorittemperaturii ridicate, bioxidul decarbondisociaz, iar oxigenul atomic oxideaz elementele de aliere:CO2 -> CO + OElementelecuafinitatemarelaoxigen: Si, Va, Mn, C, vor intran reacie de oxidare, concomitent avnd loc i reacii de reducere:24Mn + O = MnO oxidareMnO + C = CO + Mn reducereDin reacia azotului cu bioxidul de carbon rezult oxizi insolubili n baia de metal topit. Bioxidul de carbon trebuie s aib o puritate de 99%. Fiind avid de ap, bioxidul de carbon va forma acidul carbonic H2CO3.Prin destindere, la ieirea din butelie a bioxidului de carbon se va forma zpadacarbonic, carevareducepresiuneagazului. Dinacestemotive, n instalaie vor fi prevzute un nclzitor electric, cuplat cu un usctor pentru eliminarea vaporilor de ap.Schema unei instalaiipentru sudarea prin procedeul MAGeste prezentat n figura 4.7.Figura 4.7. Schema instalaiei de sudare prin procedeul MAG.1 - sursa de curent; 2 - tabloul de comand; 3 - mecanism de avans; 4 - cap de sudare; 5 - tambur srm; 6 - debitmetru; 7 - usctor gaz; 8 - reductor de presiune; 9 - nclzitor gaz; 10 - butelie CO2.Acest procedeudesudareareoseriedeavantaje, printrecare enumerm:,- putere mare de topire, ca urmare a densitilor mari de curent (200 - 230)A/mm2;- productivitate ridicat: (3...4) kg/h de metal depus.4.3 Robotizarea proceselor de tiere i a proceselor conexe.4.3.1. Particulariti i cerine pentru roboii folosii la procesele de tiere.Numrul aplicaiilor robotizate ale proceselor de tiere este cu mult mai redusdect cel ntlnit lasudare. Considermcunul dintremotiveeste precizia deosebit cerut roboilor n acest caz, deoarece dac la sudare, baia de metal topit integreaz" micile abateri de poziionare i deplasare, la tiereorice discontinuitate de poziionare sau inconstant a vitezei, acceleraiei, etc. se traduce prin neuniformiti ale suprafeei tiate.n ultimul deceniu, perfecionarea organelor de maini (ghidaje liniare, 25uruburi cu bile, reductoare armonice, etc), a motoarelor i acionrilor acestora, a traductoarelor i sistemelor de comand au fcut posibil realizarea unor RI cu performane dinamice i de precizie mari la costuri ct se poate de accesibile. Astfel, precizii de ordinul a +/- 0,2 mm i chiar mai bune, n cea mai defavorabil combinaie de perturbaii permit folosirea unor roboi comuni inclusiv la robotizarea proceselor de tiere.Figura 4.8. Robot pentru RI tierea orificiilor ntr-o grind cu perei de 12 mm grosimeDin punct de vedere alcapacitii portanteRI trebuie s poarte capul de tiere i pachetul de cabluri i furtunuri al acestuia. Sunt suficieni pentru acest scop 60...80 N, innd cont i de reaciunile dinamice. Adeseoriprin echilibroarejudicios amplasateestesuportatparial greutateafurtunurilor. Dacsunt necesareventiledecomand/ blocare/ siguran,acestease monteaz de obicei pe o plac amplasat pe una din axele principale ( axa 2 sau 3 ) ale robotului.Sistemul de comand al RI asigur n principal deplasarea pe traiectoriadetiereprinconturare(continuouspath")i pornirea/oprirea tierii. La tierea cu plasm, aceasta nseamn conectarea / deconectarea sursei de alimentare a arcului de plasm; n cazul tierii oxigaz, robotul va comandadin program, dupcum searatnfigura2,ieiri ceacioneaz asupra unor electroventile (comand oxigen, acetilen , metan); la tierea cu jet de ap, ventilul apei sub presiune, .a.m.d.nurmcuctevadecenii, lanceputul epocii robotizriiindustriale, majoritatea elementelor de structur, respectivorgane de maini se confecionau din subansambluri debitate fie mecanic, fie pe maini de tiere n coordonate. Acesta ar putea fi un alt motiv pentru care roboii sunt mai rar utilizai la automatizarea proceselor de tiere. n ultimii ani, aceste repere se realizeaz frecvent prin debitarea unor profile sau tuburi,adesea dup traiectorii foarte complexe.Considerm ca aceasta va duce la extinderea aplicaiilor robotizate de tiere. De asemenea, accelerarea folosirii roboilor la tiere este favorizat de dezvoltarea sistemelor de programe specializate pentru debitare.26ntruct datelecunoscuteprivindrspndireadiferitelorsistemede tieremecanizate, automatizatei cuatt mai puinrobotizatedinara noastr sunt extrem de reduse, n tabelul 1 se prezint aprecierile cu privire la gradul de mecanizare (automatizare, de obicei pe maini n coordonate X-Y), bazate pe cunoaterea unui mare numr de unitiindustriale reprezentative, att din sectorul de stat, ct i din cel privat.Tabelul 1. Aprecierile cu privire la gradul de robotizare al procesului de tiere(*) numrul de aplicaii cunoscute este nul, varianta manual nu poate fi imaginat4.3.2. Sisteme robotizate de tiere cu flacr oxigazDin diferite cauze, flacra utilizat la tierea oxi-gaz ar putea, n timpul procesului detieressesting. ncazul tieriirobotizate, nabsena operatorului uman, aceasta ar putea avea efecte periculoase datorit gazelor combustibile / explozive ce ar continua s ias din capul de tiere. Pentru a mpiedicaacestlucru, npractic se utilizeaz adeseaun sistemde supraveghere a arderii flcrii, ca de exemplu :> o fotocelul care sesizeaz absena radiaiei luminoase a flcrii; un traductor de ionizare al gazului fierbinte din apropierea jetului de tiere;Figura 4.9. Schema de principiu a comenzilor i alimentrii unui cap de tiere oxigaz n cazul tierii robotizate.Semnalele de la aceste traductoare comand blocareaadmisiei gazelor (O2, C2H2) i oprirea robotului pe traiectorie.Roboii industriali modernipermit ca dup remedierea cauzeistingeriiireaprinderea flcrii 27de tiere, procesul s poat fi reluat din locul opririi.Programul specializat de elaborare a subrutinelor de tiere va genera i vatrimitedirect nsistemul decomandalrobotului codul obiect al programului de debitare.Pn nu demult, aprecierea calitiitieturilor se fcea pentru fiecare dintre cele treiprocedee(oxigaz, plasm,l aser) dup norme specifice. nprezent estencursdefinalizarenormaENISO9013, care unific criteriile de evaluare.Capul de tiere utilizat la tierea robotizat oxigaz este practic similar cu cele utilizate la mainile de tiere CNC.Seobservnfigura4.8prezena unui conductorcarefaciliteaz folosirea capului de tiere ca senzor de contact.nfig.4.10aseprezintndetaliuuncapdetiereoxigaz pentru sistemerobotizate, iar nfig.4.10btieturatipicdinpunct devedereal calitii ce se poate obine pe astfel de sisteme.a) b)Figura 4.10. a) Cap de tiere oxigaz pentru sisteme robotizate b) tietur tipic pentru astfel de sistemePremizele i efectele procesului de tiere cu oxigazUn proces continuu de tiere oxigaz poate s se produc n rostul tiat numai dac sunt ndeplinite urmtoarele condiii:dac muchia superioar a tieturii se afl n permanen la temperatura de aprindere ;dac exist n permanen o cantitate suficient de mare de atomi din substanele reactivante (oxigen i fier) ;dacclduradereacieestesuficientpentruaproducelichefierea produilor de reacie ;dac energiacinetic a jetului deoxigen estesuficientde mare pentru a produce purjarea ( ndeprtarea ) filmului de material topit 4.3.3. Sisteme robotizate de tiere cu plasm.Datorit numeroaselor avantaje tehnico-economice, n ultimul timp se constat tendina de nlocuire a flcrii oxigaz cu arcul de plasm.Att comanda mediilor plasmagene i de protecie, controlul energiei arculuide tiere, precum i sesizarea arderii acestuia se pot face mult mai 28uor dect la sistemele oxigaz, pe cale electric.Figura 4.11. Aspect din timpul tierii robotizate cu plasm de aerCai ncazul tierii pemaini automate, pieselepot fi aezatepe mese de tiere, prevzute cu cuie conice sau role.n cazul tierii robotizate apare posibilitatea suplimentarde a pune piesele pe o mas de poziionarecu 1 - 3 grade de mobilitate, ca n figura 4.12., ceea ce permite anfrenriorict de complexe.Figura 4.12. Sistem complex pentru tierea robotizat cuarc de plasm, avnd 8 pn la 12 grade de libertate.n cazul reperelor de mari dimensiuni, roboii obinuii (antropomorfi) sedeplaseaz cuajutorul unui sistemcartezian de baz, avnd1-3axe, obinndu-se n mod curent volumede lucru de 10 x 4 x 2,5 m3; un astfel de sistem este nfiat n figura 4.13, iar cteva dintre reperele debitate pe el nfigura 4.14.Capetelepentrutierearobotizatcuarcdeplasmpot fi cilindrice saupot aveaforma dinfigura 15, carepermiteabordareacudiverseunghiuri prestabilite a operaiilor dedebitare/anfrenare: prinderea capuluipe axa final arobotului se poate face pe poriunea vertical (ca n figur)sau pe poriunea adiacent nclinat.29Figura 4.13. Sistem robotizat pentru tierea pieselor demari dimensiunib)Figura 4.14. Repere avnd configuraie complex ( a ), debitate pe unsistem robotizat de tiere cu plasm( b ).Capetele moderne det i er esunt prevzute cu diuze din aliaje dure de cupru,rcitecuapi electrozi de zirconiu Tiafhiu n cazul tierii cu azot sau oxigen.Uzuraacestoraesteredus: opereche electrod / di uz asigur 30tierea a 3 pn la 120 metri i de tietur n tablde 10 mm.Figura 4.15. Cap tipic pentru tierea robotizat cu arc deplasm.Procedeul de tiere cu plasm i oxigen, dezvoltat n ultimele decenii prezint anumite perticulariti.Arcul de plasm se prezint sub forma unui fascicol bine legat, pune la dispoziieocantitatemaredeenergietermici estecapabil astfel s topeasc materialul pe toat grosimea tieturii. n plus, jetul fierbinte, avnd temperaturi ntre4000i 20000K, posedo energiecineticmare, care uureaz ndeprtarea materialului topit.Oxigenul ptrunde prin jetul de plasm i se nclzete n aa msur, nct moleculelesalesunt disociatei trecntr-ostareionizat, ncare conductibilitatea electric esteconsiderabil. n aceste condiii, reactivitatea oxigenului se diminueaz odat cu creterea temperaturii. Ca urmare, la tierea cu plasm i oxigen nu se ndeplinete condiia a doua din cele patru prezentate. Se poate demonstra chiar i prin calcul c, deasupra temperaturiide4500C, reacia dintre fierulconinut nmetalul debazi oxigen nu mai este posibil. Acest lucru nseamn c n imediata apropiere a frontului de tiere, fierul nu este oxidat. Tierea cu plasm i oxigen este, n consecin, un procedeu de tiere prin topire.Orice arc de plasm are de-a lungul diametrului su orepartiie caracteristica temperaturii. Miezul arcului - extremde fierbinte - este nconjurat deoteacdegaz(O2), relativrece. Dinacest motiv, aceast mantapoateproduceooarecareoxidareasuprafeei detiere. Cercetri analiticei metalurgiceprecumi msurtori aleduritii auconfirmat c modificrileproduse de oxigen pe muchiile tieturilor sunt mai mici la procedeulde tiere cu plasm dect la procedeulautogen de tiere, dup cum se arat n figura 4.16.31b)Figura 4.16. Modificrile muchiei tieturii la procedeul de tiere cu laser i oxigen ( a ) i modificrile muchiei tieturii la procedeul de tiere cu plasm i oxigen ( b ).Se pot aduce maimulte argumente n favoarea folosiriioxigenului la tiereacuplasm. Oxigenul areoseriedeproprieti carel facsse preteze pentru un gaz de plasm:cldur specific (entalpie) i conductibilitate caloric, ambele mari.Prin influena sa asupra metalului topit, oxigenul face ca baia topit s fiemai fluidceeacefavorizeazprocesul dedegazareatopiturii. De asemenea, n cazul oxigenului se pot evita acumulrile compuilor de azot pe suprafeele tiate.Pe lng tierea propriu - zis, echipamente asemntoare,compuse 32dintr-unrobot i oinstalaielaser sefolosescactualmentelacurirea suprafeelor metalice, marcare sauperforare. De exemplu, compania americanDATRONIX apuslapunct unsistemdeperforarecufascicol laser al circuitelor imprimate.Echipamentul, dezvoltat la finele anilor 90, poate perfora pn la 1000 deorificii pesecund, ntextolit stratificat armatcufibredesticl, avnd ase straturi de cablaj din cupru.Grafi cel e artate ncontinuare ilustreaz dependenadintre coeficieniideinteraciune ai materialelor cu raz laser i lungimea de und X a acesteia, pentru cteva dintre cele mai comune metale. Barele verticale din figur reprezint intensitatea relativ de interaciune pentru dou tipuri uzuale de laser, cel care folosete alexandritul (A) i cel bazat pe neodim-ytrium (Y).Pentruacesteai pentrualtemateriale, laserul cualexandriteste evident mai avantajosenergetic. Ca domeniu principalde aplicare se menioneaz n literatur tierea tablelor i foliilor subiri metalice.Figura 4.17. Coeficienii de intensitate relativ de interaciune dintre fascicolul laser i cteva metale uzuale.Se remarc din figura prezentat c lungimile de und ale celor dou surse laser analizate sunt n infraroul apropiat ( 755 nm ) pentru alexandrit, respectiv domeniul mijlociu al radiaiei infraroii ( 1060 nm ) n cazul laserului Nd:YAG. Parametrii principali ai laserului cu alexandrit sunt:energia impulsurilor: 5 - 40 J / impuls ;puterea medie : 10 - 100 J;durata impulsurilor : 0.1 - 10 ms ;frecvena impulsurilor : 1 - 20 Hz.Constituindosursdeenergiepur, perfect controlabildepnla 5...6 kW, att laserul cu CO2 ct i cel cu Nd:YAG continu s fie aplicate pe scara larg la tierea materialelor, obinndu-se tieturi acurate, calitative i 33repetitive ntr-un domeniu larg de grosimi.Fademetodeleclasicedetiere, laserul permiteidecupri pe pieseledejauzinatefinal, fraproducedistorsiunitermice. nultimii ani, laserul a devenit o unealt tehnologic uzual, nlocuind de exemplu poansoanele pentru decupare mecanic.Posibilitateadeatiapiesetridimensionalecomplexencondiii de mare precizie, cu zone minimale afectate termic, a contribuitla o cretere substanial a aplicrii laserelor - att cel cu CO2 ct i cele solide la aceste procese.La puteri mici, laserul este fixat direct pe ultimul grad de mobilitate al robotului, pecndncazul puterilor marifascicolul delumincoerent estecondusprintubulaturiadecvate. De asemenea, exist productoride sistememanualepentrutiereculaser cai cel prezentat nfigura4.18. Tubulaturilefolositepot fi rigide, ncazul puterilor mari (peste2...3kW), compuse din mai multe segmente articulate, prevzute cu oglinzi n nodurile articulaiilor. Datoritenergiilor mari vehiculate la nivelul suprafeelor acestor oglinzi, ele sunt rcite cu lichid, n circulaie forat.Figura 4.18. Loc de munc destinat operaiilor de tiere manual cu laser.Sisteme robotizate de tiere cu jet de apDebitarea cu un jet de ap sub presiune reprezint o tehnologie care se impune tot mai mult, n special la debitarea materialelor neferoase.Pentru materialeleuzuale se folosescinstalaii care ridic presiunea apei la 2000 -4000 bar, realizate pe baza unor pompe cu dublu efect.n circuitul primar, o pomp hidraulic furnizeaz ulei la o presiune de 180...200bar, careatacprimarul amplificatorului hidraulic(Pn figura 4.19.). n secundar apa estecomprimat de ctre pistonul S, presiunea rezultat fiind dedus din egalitatea:P1 * S1 = p2 * S2n consecin p2 = S1/S2*p134Figura 4.19. Tierea robotizat utiliznd un jet de ap la mare presiune.Figura 4.20. Schema de principiu a generatorului de presiune utilizat la tierea cu jet de ap.Utiliznd ap pur, dedurizat, se pot tia metale cu grosimea pn la 5...8 mm. Pentru grosimi mai mari se introduc lateral n jetul de ap sub presiune pulberi minerale (corindon sau maiales granat) care exercit un efectabraziv puternic i fac posibil tierea unor grosimi de pn la 25...30mm.5 mbinri sudate5.1 Clasificarea mbinrilor sudateClasificarea mbinrilor sudate se poate face dup maimulte criterii. Printre acestea, cele mai importante sunt urmtoarele:a) dup poziia n spaiu a mbinrii n momentul sudrii;b) dup poziia reciproc a elementelor mbinate.Dup primul criteriul, mbinrile sudate se clasific n (fig. 5.1):1. Custur orizontal sau orizontal n jgheab;2. Custurorizontalpeplannclinat sauorizontalcuunperete vertical;3. Custur orizontal pe perete vertical sau orizontal cu perei nclinai;4. Custur n corni;5. Custur de plafon sau peste cap;6. Custur vertical - de jos n sus (ascendent);35- de sus n jos (descendent).Figura5.1.Tipuri dembinri duppoziianspaiunmomentul sudrii.1- orizontal(orizontalnjgheab); 2- orizontalpeplannclinat (orizontal cu un perete vertical); 3 - orizontal pe perete vertical(orizontal cu perei nclinai); 4 - n corni; 5 - de plafon; 6 - vertical (ascendent, descendent).Dup cel de-al doilea criteriu, mbinrile sudate se clasific n:1. mbinri cap la cap:- unilaterale sau bilaterale;- cu sau fr prelucrarea marginilor.2. mbinri de col;3. mbinri n guri.5.2. mbinri cap la cap5.2.1. Elementele geometrice ale cordonuluiForma cordonului de sudur depinde de mai muli factori, n specialla sudareamanualundeintervinei calificareaoperatorului sudor.Forma cordonului, lambinarea cap la cap, este prezentat n figura 5.2.Figura 5.2. Elementele geometrice ale mbinrii cap la cap.Pe msur ce se topete electrodul, se topete i metalul de baz, care participlaformareacordonului. Cantitateademetal debaz, ceintrn fuziune, respectiv adncimea pn la care ptrunde arcul electric, depinde de intensitateacurentului desudare. Deaceea, lasudareamanual, carese 36face cu intensiti mici, adncimea de ptrundere H este limitat. Experimental s-astabilit, pentrusudareamanualcaplacapfrteireamarginilor, c adncimea de ptrundere maxim este de Hmax= 5mm.Din aceste motive, tablele cu grosimi mici s < 4mm, pot fi sudate pe o singur parte, iar la grosimi s=(5...8)mmtablelesesudeazpeambelepri, frteireamarginilor. Pentru grosimi mai mari muchiile se teesc,i ar rostul bvafi mai mare. Li meacordonul ui areval oarea E = (5...15)mm, iar raportul = E/H ia valori cuprinse ntre (2...8). raport ce poart numele de coeficient de form al cordonului. Cordonulde sudur este caracterizat, n afara mrimilor prezentate mai sus, i de supranlarea h < 0,1 s (valoare recomandat).5.2.2. Prelucrarea marginilor la mbinrile cap la capForma marginilor pieselor supuse sudrii depinde de grosimea materialului i deprocedeul folosit pentrusudare. ngeneral, lasudarea grosimilor mari aparepericolul scurgerii metalului topit nparteaopus cordonului, datoritcantitii mari demetal dinbaiadesuduri datorit rostului mai mareal mbinrii. nacest cazestenecesaradoptareaunor msuri pentru susinerea bii de metal topit. Sudarea ntr-un singur strat, fr prelucrare, necesitmsuri riguroasepentrupregtireaipoziionarea tablelor, pentruaasiguraunrost ct mai constant. Dinacestmotiv, n practic, se recurge adesea la sudarea n mai multe straturi, cu prelucrarea marginilor. Pregtireamarginilorserealizeaznurmtoareleaptemoduri (fig. 5.3):1) 1/2 V; s = (5...25)mm; 2) V; s = (5...25)mm; 3) K; s = (1 2...40)mm;. = 50;b.c = f(s). = 60; b,c = f(s).= 50; b,c = f(s).4)1/2U; s = (12...60)mm; 5) X; s = (12...60)mm; 6)U; s = (20...60)mm= 10; b,c = f(s) = 60; b,c = f(s) =10; b,c = f(s).7)2U;s = (30...60)mm; =10 ;b,c = f(s).37Figura 5.3. Prelucrarea marginilor la mbinrile cap la cap.Geometriamarginilor asigurcondiiilenecesarepentruptrunderea cordonului la rdcina custurii. n cazul teirii cu un unghi , prea mic, nu existposibilitatearealizrii rdcinii, dupcumseobservnfigura5.4 (cazul a), spre deosebire de cazul b, la care teirea s-a executat corespunztor.a) b)Figura 5.4. Ptrunderea cordonului n funcie de unghiul de prelucrare a marginilor.Prelucrrile pentru sudarea manual sunt reglementate prin STAS 8456-69. Principalele tipuri de prelucrare prezentate se pot aplica ntr-o gam largdegrosimi alematerialului. Pentruaceeai grosimesepotadopta modurideteirediferite.Alegereamodului de teirese va realiza n urma unuistudiu asupraeconomicitii sudrii,naa felnctsseconsumeo cantitatect mai micdemetal deadaos, deci i ocantitateminimde energie, iar sudura s rezulte cu o penetraie suficient.Dac se face un calcul al masei de metal de adaos, pentru o gam de grosimi i pentru diferite moduri de prelucrare a marginilor, se poate trasa diagrama prezentatn figura 5.5.Figura 5.5. Consumul de metal de adaos n funcie de grosimea tablelor i de modul de prelucrare a marginilor.Din analiza acestei diagrame, rezult c pentru grosimi s< 25mm este mai convenabil prelucrarea n V dect prelucrarea1/2 V, iar pentru grosimi s >20mm, ceamai economicesteprelucrareanX, urmndprelucrrilen form de U i K.Trebuie subliniat, ns, faptul c prelucrrile n V, Xi Utrebuie 38realizate pentru ambele margini, ceea ce conduce la creterea consumului de manoper i energie la prelucrare. Deci, adoptarea modului de prelucrare a marginilor se va face analiznd ambii factori.nceea ceprivete sudarea cap lacapa tablelorcugrosimidiferite, tablamai groastrebuieteitpeoanumitlime, dacdiferenade grosime depete valoarea admis (tabelul 5.1).Tabelul 9.1Diferena de grosime admisibil de la care este necesar teirea.s2[mm] 2...3 4...30 30...40 40...50s1-s2[mm] 1 2 4 6Teirea poate fi fcut i pe ambele pri, dar n construcia de nave nu se poate face dect pe partea opus celei pe care se sudeaz osatura (fig. 5.6).Figura 5. 6. Teirea marginii n cazul diferenelor mari de grosime.nceeaceprivetesudareaautomat, trebuiemenionat faptul c prelucrarea muchiilor este necesar la grosimi mai mari de 14 mm, deoarecelaacest procedeudesuduradncimeadeptrundereestemai mare. nacest caz, prelucrrilesunt nprincipiudeaceeai formcala sudarea manual, diferind doar unele valori pentru a, b i c, ct i gamele de grosimi la care se recomand fiecare prelucrare.Ca observaie general, trebuie menionat faptul c unghiul a este ai mic la toate prelucrrile, iar pragul c este mai mare. n ceea ce privete rostul b, acesta este n general acelai ca la sudarea manual. Consumul de metal depus va fi nconsecin mai mic pentruaceeaimbinare sudat automat.5.3 mbinri de colAcestembinri sunt alctuitedinelementeaezateperpendicular, avnd marginile teite sau nu, n funcie de grosimea materialului, mbinrile de col pot fi: continue - unilaterale;-bilaterale.discontinue-unilaterale; -n zig-zag; -n pieptene;- n lan.39mbinrilediscontinue (fig. 5.7) sunt caracterizate de lungimea cordonului 1 i pasul sudurii p.a) unilateral discontinua c) n pieptene b) n zig-zagd) n lanFigura 5.7. Tipuri de mbinri discontinue.mbinrile n guri constituie un caz particular al mbinrilor de col, caz n care cele dou elemente mbinate sunt suprapuse. Cordonulde sudur are aspectul unui cordon de col, fiind depus n orificiile practicate n una din piese. mbinrile n guri pot fi cu guri rotunde sau ovale (fig.5.8).a) n guri rotunde b) n guri ovaleFigura 5.8. Tipuri de mbinri n guri.mbinrile n guri sunt caracterizate de urmtoarele dimensiuni: pasul p i diametrul d pentru gurile rotunde respectiv de lungimea 1,limea b i pasul p pentru gurile ovale.5.3.1 Elementele geometrice ale cordonuluiSeciuneatransversalacordonului desudurestecaracterizatde urmtoarele elemente geometrice (fig. 5.9): So, Sv - adncimea de ptrundere n tabla orizontal i vertical; - adncimea de ptrundere; Ko, Kv - cateta orizontal, respectiv vertical; a - nlimea cordonului; f-sgeata cordonul ui .40Figura 5.9. Elementele geometrice ale cordonului n cazul mbinrilor de col.Pentrumbinriledecol seconstatexperimentalcSv=So= 0,5...1 mm. Din acest motiv se consider c mbinarea seformeaz exclusiv din materialul de adaos, deci = 0. Pentru ca sudura s fie eficace, trebuiecavalorileKvi Kosfieegale: Kv=Ko=K=>Fc= K*K/2cF K 2 .Cordonul desudursepoateformaastfel nct sgeataf sfie pozitivsaunegativ, nlimeaalundnacest cazvalori cuprinsentre (0,7 ...1)K. Trebuie menionat c nu se accept sgeat negativ. Conform STAS, dimensiunea a se numete nlimea sau calibrul cordonului. Dup standardele GOST, calibrulsudurii este definit de cateta K. Acoperitor, se considercrelaiadintreacesteatrebuiesfiea=0,7K. ncalcule, seciunea rezistent a cordonului este definit denlimea acestuia a, neglijndu-se supranlarea. Din acest motiv, se caut ca sudurile de col s aib sgeata f = 0, valoare pentru care seciunea Fc este minim.5.3.2 Prelucrarea marginilorLambinareaprinsudaremanualapieselor groase, pentruamri adncimea de ptrundere a cordonului, i deci seciunea acestuia, se prelucreaz muchiile adiacente, n conformitate cu unul din cele dou desene prezentate n figura 5.10. a) prelucrare n 1/2V b) prelucrare n KFigura 5.10. Prelucrarea marginilor pentru mbinrile de colPrelucrareatip1/2V, sepracticpentrutablecugrosimi cuprinse 41ntrevalorileS1=(10...24)mm, iar prelucrareatipKpentrugrosimiS1= (16...40)mm, celelaltedimensiuni lundurmtoarelevalori: = 50 5, b = (0...3)mm = f(S1) i c = (0...2)mm = f(S1).Pentrusudareaautomat, unghiul ai pragul csealegmai mari dect la sudarea manual, prelucrrile utilizate fiind aceleai. 6. Reprezentarea, notarea i cotarea sudurilorn desenul tehnic industrial, sudurile pot fi reprezentate detaliat, respectnd regulile generale ale desenului tehnic, sau simplificat prin simboluri i specificaii. n general, asamblrile sudate se reprezint n dou proiecii: o vedere longitudinal i o seciune transversal.6.1. Reprezentarea detaliat a sudurilorAceast reprezentare cuprinde toate formele idimensiunile suduriii se utilizeaz n cazul n care reprezentarea simplificat nu determin univoc forma i dimensiunile sudurii.nvederelongitudinal, cordonul desudursereprezintprinlinii subiri curbe iechidistante. n seciune, conturul cordonului se traseaz cu liniecontinugroas, iaratunci cndnuseurmreteredareadetaliata rostului, cordonul se reprezint nnegrit.Figura 6.1. Reprezentarea cordonului de sudur n vedere i seciune.La reprezentarea detaliat a sudurilor, att forma rostului, ct i dimensiunile trebuie s rezultedin desen. n figura 6. 2, semnificaia notaiilor este urmtoarea: b - deschiderea rostului; c -rdcina rostului; s - grosimea piesei; r - raza rostului; a - unghiul rostului; l - lungimea rostului.42Figura 6.2. Forma i dimensiunile rostului.n cazul sudurilor intermitente se coteaz lungimea util a unui elementalcordonuluiiintervaluldintre ele. Seciunea suduriiintermitente de col nu se nnegrete (fig. 6.3).Figura. 6.3. Reprezentarea sudurilor intermitente.6.2. Reprezentarea simplificat a sudurilorn vedere longitudinal, frontal i n seciune transversal, cordonul de sudursereprezintculiniecontinugroas, excepiefcndsudurilen guri rotunde i prin puncte care se reprezint prin axele gurilor/punctelor de sudur i sudurile n linie care se reprezint prin axa sudurii (fig. 6.4).Figura 6.4. Reprezentarea simplificat a sudurilor.436.3. Cotarea i notarea sudurilor reprezentate simplificatSudurile reprezentate simplificat se vor nota pe desene cu ajutorul urmtoarelor elemente (fig. 6.5):- simboluri principale;- simboluri secundare;- o linie de reper;- dou linii de referin;- un numr de cote i indicaii suplimentare.Figura 6.5. Cotarea sudurilor.Simbolurile principaleale sudurilor determin forma sudurii, indiferent de procedeul de sudare folosit. Simbolurile principale se traseaz culiniecontinugroas, cunlimeaegalcu1,5xh,undehreprezint dimensiunea nominal a cotelor nscrise pe desenul respectiv (tabelul 6.1).Tabelul 6.1. Simbolurile sudurilor.n cazul sudurii simetrice (pe ambele pri) se pot utiliza combinaii de simboluri principale (tabelul 6.2)44Tabelul 6.2. Simbolurile sudurilor simetrice.Tabelul 6.3. Simbolurile secundareSimbolurilesecundareindicformasuprafeei exterioareasudurii. Acesteasenscriudoar dacseimpuncondiii privindformaexterioara sudurii (tabelul 6.3).Linia de reper face cu liniile de referin un unghi diferit de 90, se termin cu o sgeat ce sesprijin fie pe mbinare, fie pe suprafaa exterioarasudurii. Liniadereper seorienteazobligatoriusprepiesa prelucrat n cazul sudurilor 1/2V, 1/2U, 1/2Y (fig. 6.6 ); dac nu sunt piese prelucrate, linia de reper poate avea o poziie oarecare (6.7).45Figura 6.6. Linia de reper n cazulFigura 6.7. Linia de reper n cazul pieselor prelucrate pieselor neprelucrateLiniile de referin, n numr de dou, se traseaz paralel cu chenarul formatului. Liniadereferin1sereprezintculiniecontinusubire, n captul liniei dereper. Simbolurilesudurii, fadeliniiledereferin, au urmtoarele poziii (fig. 6.8):- deasupra liniei de referin 1, dac suprafaa exterioar a sudurii se afl pe partea liniei de reper (fig. 6.8, a);- sub linia de referin 2, dac suprafaa exterioar a sudurii se afl n partea opus a liniei de reper (fig. 6.8, b);- peliniadereferin1, dacsuduraseaflnplanul mbinrii (sudura prin puncte); n acest caz linia de referin 2 nu se mai reprezint.Figura 6.8. Linia de referinLinia de referin 2 are urmtoarea poziie fa de linia de referin 1:- subliniadereferin1, dacliniadereper seaflpepartea mbinrii;- deasupra liniei de referin 1, dac linia de reper se afl pe partea opus mbinrii;- nu se reprezint n cazul sudurilor simetrice.46Figura 6.9. Cotele la reprezentarea simplificatReprezentarea simplificat trebuie s mai conin i un numr de cote care se nscriu, fa de simbolul principal, astfel (fig. 6.9 i tabelul 6.4):- cotelereferitoareladimensiunileseciunii transversale, nfaa simbolului principal;- cotele referitoare la dimensiunile longitudinale ale sudurii, n dreapta simbolului principal;- cotele referitoare la rosturi, deasupra simbolului principal.Cotele de poziionare a sudurii fa de marginile piesei trebuie indicate direct pe desen, ca n figura 6.9.Tabelul 6.4. Cotarea sudurilor.47n tabel s-a notat cu:s - distana minim de la suprafaa tablei la rdcina cordonului; ea nu poate fi mai mare dectgrosimea celei mai subiri table;a - nlimea celui mai mare triunghi isoscel nscris n seciune;z - cateta celui mai mare triunghi isoscel nscris n seciune;l - lungimea sudurii, fr craterele terminale;e - distana ntre dou elemente de sudur vecine (pentru poziiile 4, 5, 6 i 7 din tabel) sau distana dintre axe (pentru poziiile 8 i 9 din tabel);n - numrul elementelor de sudur;c - limea gurilor alungite;d - diametrul gurii sau a punctului de sudur.Indicaiile suplimentare se nscriu la captullinieide referin, ntre ramurile unei bifurcaii, n urmtoarea ordine: procedeul de sudare (printr-un numr cecodificprocedeul desudare), niveluldeacceptare, poziiade lucru, materialul de adaos etc.Sudurile pe conturnchisse indic cu ajutorul unui cercule plasat la intersecia liniei de repercu linia de referin 1. Sudurile efectuate la montaj sesimbolizeazprintr-unstegule (fig. 6.10).ndesenele de ansamblu, sudurilenusereprezint, subansamblurilesudatepoziionndu-secao singur pies. ntocmirea desenului de execuie al subansamblului sudat este obligatorie.Figura 6.10. Cotarea sudurilor de montaj.7.Materiale de adaos7.1. Electrozi nveliiElectrodul de sudare, prin srma i nveliul su, trebuie s ndeplineasc o serie de cerine, dup cum urmeaz: s asigure funcionarea stabil a arcului de sudare; sconduclarealizareaunei anumitecompoziii chimicea cordonului; s realizeze custuri sudate fr defecte; s asigure topirea uniform a srmei i a nveliului, progresiv i corelat; s conduc la pierderi minime de metal prin ardere i stropire;48 s permit sudarea cu productivitate ridicat; s permit ndeprtarea cu uurin a stratuluf de zgur solidificat pe cordon; nveliul s fie rezistent, uniform i perfect concentric cu srma electrod i s-i menin n timp proprietile fizice i chimice; nveliul s aib o toxicitate redus n timpul fabricrii i sudrii.nveliul electrodului are un rol important n asigurarea cerinelor enumerate, avndncompoziieoseriedesubstanecepot fi grupate astfel:a) substane zgurifiante,care formeaz cea maimare parte din nveli. n categoria acestor substane avem: caolinul, siliciul, mica, talcul, ilmenitul, marmura, magnezitul, etc. Prin topire, substanelezgurifiante formeaz, n cursulprocesului de rcire, un strat protectorpentru baia de metal;b) substane gazefiante, care se descompun la temperatura arcului, formndoatmosferprotectoarenzonadelucru, separnd-odeaerul nconjurtor. Din aceast categorie fac parte: celuloza, amidonul, rumeguul, dextrina, creta, dolomita;c) substane ionizante,care mresc stabilitatea arcului prin intensificarea procesului deionizare amediuluidintreelectrod ipies,n aceast categorie intr acele substane a cror vapori au potenialul deionizare sczut i anume: sodiu, potasiu, calciu, bariu.Pe lng aceste substane, n nveli se pot introducesubstane dezoxidante(feroaliaje) ceabsorboxigenul dinbaiademetal i conducla mbogirea coninutului n elemente de aliere.Dup felul nveliului sunt standardizate urmtoarele tipuri de electrozi:Electrozicu nveli acid (A). Acetielectroziau nveliulde grosime medie i mare, care conine: oxid de fier, bioxid de siliciu, oxid de mangan. Acest nveli formeaz o zgur fluid, sudarea fcndu-se preponderent n poziie orizontal. Custura se caracterizeaz prinptrundere bun i suprafaneted. Solidificareazgurii sefacelent, cuostructurnfagure care se desprinde uor de cordon. Coeficientul de depunere este mare: (10 - 1 l)gr/A-h. Se recomand pentru oeluri cu coninut redus de carbon C < (0,2 -f 0,25)%.II. Electrozi cunvelibazic(B). Aceti electrozi aunveliul de grosime medie i mare, care conine componente bazice de tipul carbonarilor de calciu (piatr de var, cret, marmur), clorur de calciu i feroaliaje. Zgura rezultat se solidific uor, are o structur compact i se ndeprteaz mai greu. nveliul este higroscopic, fiind necesar uscarea electrozilor nainte de utilizare, pentru a evita ptrunderea hidrogenului n custur. mbinarea realizat cu electrozi bazici este rezistent la fisurare, electrozii deacest tipfiindutilizai pentrusudareaoelurilor denaltrezisten. Alimentarea arcului se face n curent continuu, dar exist electrozi bazici i pentru sudarea n curent alternativ.49III. Electrozicu nveli celulozic(C). Acetielectroziconin cantiti mari desubstaneorganiceceproducgazeabundentenzonaarcului, protejndastfel baiademetal topit. Lasudareseproduceocantitate redusdezgurcesendeprteazuor. Arcul electric estestabil, electrozii putndfi utilizai pentrusudareanpoziii dificile. Pierderileprin stropi sunt relativi mari iar cordonul are aspect neregulat.IV. Electrozi cu nveli rutilic (R) i titanic (T). Electrozii de acest tip conin o mare cantitate de rutil(TiO2) iilmenit (FeTiO2), avnd nveliul de grosime medie imare. Zgura rezultat este dens ivscoas la cei rutilici, i mai fluid la cei titanici, se solidific repede,are aspect poros i este uor de ndeprtat. Arcul electric este foarte stabil, cu pierderi minime. Acetielectrozi se pot utiliza pentru sudarea n oricepoziie, arcul electric putnd fi alimentat cu curent continuu sau curent alternativ.V. Electrozi cunveli oxidant (O). Electrozii cu nveli oxidant coninoxizi defier i demangancegenereazunprocesdeoxidarea bii, datorit afinitii mari fa de oxigen a manganului. Metalulcusturii se caracterizeaz prin coninut redus de mangan (care se ridic n zgura sub form de oxid) ide carbon, ca urmare a aportuluide fierdin nveli. Cu aceti electrozi sesudeazncurent continuusaucurentalternativ, n poziie orizontal, datorit volumului mare al bii rezultate pe seama cldurii suplimentare obinute prin arderea manganului.Caracteristicile mecanice ale custurii rezultate sunt sczute, dar aspectulcordonului este foarte convenabil. Electrozii deacest tipsefolosesclambinri nerezistente, la care primeaz aspectul estetic.n funcie de destinaia lor, electrozii se mpart n cinci grupe : electrozi pentru sudarea oelurilor carbon i slab aliate,de rezisten mic: ar < 540 N/mm2; electrozi pentrusudareaoelurilor denaltrezisten, cuaT> 540 N/mm2; electrozi pentru sudarea oelurilor slab aliate, rezistente la temperaturi pn la 600C; electrozi pentru sudarea metalelor cu proprieti speciale; electrozi pentru sudarea oelurilor nalt aliate, inoxidabile refractare.Duppoziiadesudarelacaresepot utiliza, electrozii sunt destinat pentru :1. sudarea n toate poziiile;2. sudarea n toate poziiile, exceptnd sudarea vertical de sus n jos;3. sudarea n poziie orizontal, orizontal n jgheab i uor nclinat;4. sudarea n poziie orizontal n jgheab.n funcie de curentul de sudare, electrozii se clasific n:1. electrozi pentru sudarea n curent continuu i curent alternativ;2. electrozi pentru sudarea numai n curent continuu.Electrozii sunt standardizai, simbolizarealorfiindfcutprinliteraE urmat de o serie de cifre i litere, dup cum urmeaz:507.2 Srme pentru sudarea sub fluxAceti electrozi se livreaz n colaci, srma electrod avnt urmtoarele diametre: 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3,25; 4; 5; 6; 10 mm. Srmele trebuie s aib variaii minime de diametru, iar suprafaa lor trebuie s fie curat, fr rugin, oxizi, urme de grsimi. Uneori, srmele pentru sudare se protejeaz prin cuprare, pentru a asigura un contact electric mai bun.Srmele pentru sudare se simbolizeaz prin litera S, urmat de dou sau mai multe cifre, reprezentnd procentul de carbon [%] i de simbolul unor elemente de aliere cu indicarea coninutului acestora.Exemplu: electrodulde tip: "S 10 Mn 1 Ni1", conine C - 0,1% Mn- 1% i Ni - 1%.Srmeleseclasificdupconinutul decarboni dealteelemente astfel: srme cu coninut redus de carbon (sub 0,2% C); srme slab aliate cu mangan (0,5...2%Mn) i molibden (0,5% Mo); srme slab aliate cu mangan (0,5...2% Mn), crom (1...3% Cr) i molibden (0,5...1%Mo); srme slab aliate cu nichel, mangan, molibden, etc.Din ce n ce mai des au nceput s fie utilizate srmele tubulare (fig. 7.1) ceconinopulberecearerolul nveliului, fiindutilizatelasudarean mediudegazprotector. Srmeletubularesecaracterizeazprinvitezede avansi coeficieni dedepuneremai mari dect lasrmeleplinesaula electrozii nvelii.Cadezavantaj, miezulsrmeifiindhigroscopic, depozitareasrmei trebuie fcut n locuri uscate sau trebuie utilizate imediat dup livrare, n caz contrar, cordonul de sudur va rezulta cu pori.Figura 7.1. Srme tubulare.517.3. Fluxuri pentru sudareFluxurilerealizeazproteciabii demetal i acordonului, asigurnd condiiilepentrufuncionareanormalaarcului electric. nunelesituaii, fluxurile asigur prin componentele lor (feroaliaje) alierea metalului custurii, pentru a-1 aduce la compoziia dorit. n general, fluxurile au n compoziie substanele din care se fabric nveliurile de electrozi.Dup modul de preparare, fluxurile sunt de urmtoarele feluri:I. Fluxuritopite (T), care sunt formate din minereuride mangan, fluorin, cuar, oxizi decalciu, demagneziu, aluminiu, etc.Componentele fluxului setopesci segranuleazprinturnareanap,avndaspect sticlos. Serecomandpentrusudareacuvitezedepnla60m/h. Din cauza procesului de fabricaie, fluxurile topite nu pot fiobinute cu bazicitatemare. nfunciedetemperaturadetopire, fluxuriletopitepot fi sticloasesauspongioase. Acestefluxuri sunt utilizate, cuprecdere, la sudarea oelurilor carbon i slab aliate cu mangan, fiind fluxurile cu cea mai mare utilizare n Romnia.II. Fluxurile ceramice (C), conin elemente obinute prin aglomerarea cusilicat desodiu. Caelementecomponenteavem:marmora, feldspatul, oxizii de aluminiu, feroaliajele de mangan, cromul, siliciul, titanul, etc. Aceste fluxuri se utilizeaz la sudarea oelurilor slab aliate i la operaii de ncrcare prin sudur, obinndu-se suduri de bun calitate. Dezavantajullor const n preul de cost mai mare i n higroscopicitatea ridicat.IV. Fluxurile sintetizate se prepar prin amestecarea componentelor granulatefin, dupcaresebricheteaz prin sinterizarencuptor la temperaturi de (1000...1100)C. n final, se granuleaz i se sorteaz dup granulaie. Granulele obinute sunt maipuin higroscopice dect la fluxurile ceramice.IV.Fluxurile pasivese prepar prin nlocuirea oxizilor de siliciu i mangan cu oxizi de aluminiu (AI2O3). Conin cantiti mari de fluorin (CaF2). Prin caracterul pasiv, aceste fluxuri nu interacioneaz cu baia de metal topit. Se recomand pentru sudarea oelurilor aliate pentru a nuinfluena compoziia metalului depus.Dupcaracterul bazicsauacidal fluxurilor, acesteasempart n fluxuri bazice sau fluxuri acide.Bazicitateaareoinfluensemnificativnspecial asupratenacitii metalului custurii. Bazicitatea unui flux se poate aprecia cu ajutorul relaiei:CaO + MgO + BaO + CaFe2+Na2O + 1/2(MnO + FeO) "SiO2 +1/2(Al2O3 +TiO2 +ZrO2)n standarde, nivelul de bazicitate se stabilete astfel:A- flux acid B < 1,1B - flux bazic B = 1,1...2BB - flux cu bazicitate ridicatB > 2.Se constat c, n general, fluxurile cu B = 1,1...2 dau rezultatele cele mai bune n domeniul naval.52Fluxurilesefabric, deregul, ncuplucusrmaelectrod, pentrua asigura o anumit compoziie chimic i anumite proprieti mecanice custurii. n ceea ce privete efectulfizico-metalurgic al celor maiutilizai oxizi coninui n fluxurile pentru sudare avem: SiO2- esteunbunzgurifiant, conducelacretereavscozitii fluxuluii a posibilitilor de sudare la cureni mari. Aciunea sa metalurgic este redus; CaO - influeneaz pozitiv stabilitatea arcului, conduce la reducerea vscozitii zgurii. Datorit caracterului su bazic intervine activ n procesul metalurgic, cu efecte pozitive asupra tenacitii metalului depus. Conduce la creterea sensibilitii la umiditate a fluxului; MgO - are un efect similar CaO, dar nu att de puternic; MnO - favorizeaz creterea vitezei la sudare precum i adncimea de ptrundere, micoreaz sensibilitatea la apariia porilor, dar limiteaz posibilitatea sudrii cu cureni mari; CaF2- mrete fluiditatea zgurii i favorizeaz trecerea incluziunilor nemetalice n zgur.7.4. Gaze combustibilePrincipalele gaze combustibile utilizate pentru obinerea flcrii de gaze sunt hidrocarburile:acetilena, metanul, propanul, butanul, metilacetilena-propadiena, hidrogenul, etc.7.4.1.Acetilena (C2H2)CaracteristiciAcetilena este n prezent gazul combustibil cel mai utilizat la obinerea flcrii de gaze n procesele de sudare i procedee conexe. Eficiena extrem de ridicat a acetilenei poate fi explicat foarte simplu: temperatur ridicat a flcrii, energie enorm eliberat la arderea ei i vitez mare de propagare a flcrii, datorate structurii moleculare favorabile. Molecula de acetilen este constituit din doi atomi de carbon legai ntre ei printr-o legtur tripl i doi atomi de hidrogen aezai simetric (fig. 7.2).Fiura 7.2. Structura molecular a acetilenei.Formula structural a acetilenei este H - C C - Hi eareprezintprimul termendin seria hidrocarburilor ce au formula CnH2n-2. n condiiinormale de temperaturi presiune (20 oC i 0,1 MPa) acetilena tehnic este un gaz incolor, cu miros iritant sau eteric (datorit impuritilor) i puin dulceag, toxic.Acetilena este solubil, n ap dizolvndu-se un volum de acetilen, n alcool dizolvndu-secinci volumedeacetilen, nacetondizolvndu-se 53(24...26) volume de acetilen (solubilitatea acetilenei crete cu presiunea i scade cu creterea temperaturii).Acetilena este mai grea dect aerul. n condiii de presiune atmosferic se lichefiaz la - 84 oC i se solidific la - 72 oC.Alte caracteristici tehnice ale acetilenei sunt: densitatea la 0 0C i 1 bar: 1,178 Kg/m3; densitatea la 15 0C i 1 bar: 1,1 Kg/m3; comparaia densitilor: este cu aprox. 10 % mai uoar dect aerul; masa molar: 26,04 g/mol; conductivitatea termic la 4,4 0C: 0,45 104 cal/grd cm s; punct triplu: - 80,8 0C/1,28 bar; punct critic: 35,18 0C/61,81 bar; temperatura de aprindere: n aer 335 0C, n oxigen 300 0C; temperatura flcrii: min. 3.106 0C i max. 3.160 0C; puterea flcrii (n nucleul flcrii): normal 8,4 kj/cm2 s i max. 17,4 kj/cm2 s; limita de explozie: n aer (2,3 - 82) % vol., n oxigen (2,5 - 93) % vol.; cldura de ardere: 48.700 kj/kg; raportul amestecdeacetilen/oxigenpentruflacr: normal 1/1,1i max. 1/1,5;Arderea complet a acetilenei are loc conform relaiei:C2H2 + 5/2 O2 2CO2 + H2O + 1,3 106[kJ/kmol] (7.1)clduradegajatnsumndclduradedisociereexotermaacetilenei i cldura dezvoltat la arderea primar a carbonului i hidrogenului, respectiv:C2H2 CO2 + H2 + 2,25 105[kJ/kmol] (7.2)C + O2 CO2 + 3,94 105[kJ/kmol](7.3)H2 + 1/2O2 H2O (lichid) + 2,855105[kJ/kmol](7.4)H2 + 1/2O2 H2O (vapori) + 2,4105[kJ/kmol](7.5)Temperatura flcrii joac un rol important la obinerea unui transfer de cldur rapid i concentrat pentru nclzirea sau prenclzirea pieselor metalice. Cuct temperaturaflcrii estemai marecuatt transferul de cldur din flacr spre pies este mai rapid. n figura 7.3. este prezentat distribuia cldurii n axa flacrii oxiacetilenice.54Figura 7.3. Distribuia cldurii n axa flacrii oxiacetilenice. Figura 7.4. Cldura degajat la arderea acetilenei.Acetilenaestegazul combustibil cuceamai marevitezdeardere. Eficiena termic este cu att mai mare cu ct produselede ardere ating mai rapid suprafaa piesei. Aceast cerin se impune n cazul materialelor metalice cu conductibilitate termic ridicat (oel, cupru, aluminiu).Produsul dintre viteza de propagare i cldura eliberat n prima treapt dearderenconul flcrii estedefinit carandamentul specifical flcrii primare. Acestuia i se datoreaz capacitatea de nclzire a flcrii. Proprietiledeosebitedecombustiealeacetilenei oremarcpentru primul loc n tehnologia tierii oxi-gaz, aceasta i pentru c puterea caloric a gazului combustibil nuestefactorul decisiv. Putereacaloriccuprindei clduradegajatnadouafazaarderii cuflacrasecundar. Aceast cldur, ns, nu este util la tierea oxiacetilenic (fig. 7.4).La presiune atmosferic acetilena arde linitit cu o flacr luminoas. Dacseafllaoanumitpresiune, disociereaacetilenei careproduce arderea, esteexplozivcudegajaredecldur.Disociereaexploziveste precedat de polimerizare, respectiv de asocierea mai multor molecule ntr-o molecul gigant nC2H2C2nH2n, cu degajarea unei mari cantiti de cldur.Deoarece polimerizarea este o reacie exoterm ce stimuleaz disocierea exploziv, se limiteaz presiunea de stocare a gazului n recipieni 55la 0,15 MPa.Figura 7.5. Limitarea convenional a domeniilor de polimerizare (1) i disociere exploziv a acetilenei (2).Urmrind pe graficul din figura 7.5, se observ c disocierea exploziv este stimulat i de creterea temperaturii.Prezena vaporilor de ap n acetilen micoreaz tendina de disociere exploziv. Amestecarea acetilenei cugaze(N2, CO, CH4, H2) sau cu lichide care nu intr n reacie cu acetilena, reduce posibilitatea de disociere exploziv.Industrial acetilena se obine prin disocierea carburii de calciu (carbid) CaC2 n ap conform reaciei:CaC2+2 H2OC2H2+Ca(OH)2+127 [kJ/kmol] (7.6)caretranscriscugreuti moleculare devine:64,10+36,032=26,036+74,096 (7.7)Figura 7.6. Forma flcrii acetilenice n combinaie cu: a- oxigenul; b- aerul comprimat; c- aerul aspirat.Purttorii de oxigen genereaz mpreun cu gazele combustibile diferite forme aleflcrii(fig.7.6). Flacraoxi-acetilenicesteceamai fierbintei produce o cretere rapid a temperaturii metalului de baz. Lafolosireaacetilenei ncombustiecuaerul comprimat, temperatura flcrii i vitezadeaprinderesunt mult mai mici, datoritfaptului caerul conine circa 80 % azot (flacr mai moale care n piesa prelucrat produce un gradient plat de temperatur). La aparatele cu aspiraie de aer, viteza de ardere se micoreaz i mai mult datorit aerului comprimat, care avnd o presiune maxim de 1,5 bar, imprim acetilenei aspirate o vitez mic la ieire. 56Figura 7.7. Densitatea fluxului termic al unei flcri pentru diferite amestecuri de acetilen i oxigen.Laflcrileoxi-acetilenice, densitateafluxului caloric estediferit n funcie de raportul de amestecare (fig. 7.7). Din aceast figur reiese i ce influenexercitdistanadintreconul flcrii i metalul debaz, asupra fluxului caloric. 7.4.2. Carbura de calciu (carbid). Generarea acetileneiCarbura de calciu este o substan solid cu structur cristalin, duritate mare, de culoare brun-cenuie, foarte hidroscopic (absoarbe chiar umezealadinatmosferanconjurtoare), cumasaspecificde2,8kg/dm3. Carbidul se obine prin combinarea oxidului de calciu (CaO) sau var nestins (obinut princalcinareacalcarului - CaCO3) cucrbunele(cocs, antracit, mangal). Celedoucomponente, sfrmatei amestecatesunt topitela temperaturi cuprinsendomeniul (1.000...1.300)oCncuptoareelectrice rezultnd carbura de calciu conform reaciei:CaO+3CCaC2+CO - 452,5[kJ/kmol](7.8)Topitura obinut dup solidificare, este concasat i sortat prin cernere dup dimensiunile bulgrilor. Carbura de calciu tehnic (STAS 102 - 1986) se livreaz n calitile A i B. Calitatea A se livreaz n tipurile I i II iar calitatea B n patru tipuri I, II, III i IV.Carbura de calciu tehnic se ambaleaz n butoaie din tabl subire tip O(STAS5870- 1974) i ncontainerespecial destinatepentrucarbid, nchiseetan, eledepozitndu-senlocuri feritedeumezeali foc. Din ecuaia greutilor moleculare rezult: pentru descompunerea a 1 kg carbur de calciu pur este necesar:575 6 2 , 010 , 64032 , 3 6GG2CaCO2H kg ap(7.9) din 1 kg carbur de calciu se obin:406 , 010 , 64036 , 26GG2CaC2H2C kg acetilen (7.10)( )15 6 , 11 0 , 640 96 , 7 4GG2CaC2OH Ca kg hidroxid de calciu(7.11)Cantitatea de cldur dezvoltat la descompunerea a 1 kg carbur de calciu pur este:9 8 2 , 11 0 , 6 41 0 2 7 , 1GQ32CaC'r kJ/kg carbur de calciu (7.12)Volumulde acetilen rezultat prin descompunerea a 1 kg carbur de calciu este maimic dect celrezultat din calcul. Carbura de calciu tehnic fiind obinut din componente ce nu sunt chimic pure, conine: (7075) % oxid de calciu (CaO), sulfat de calciu (CaS), fosfat de calciu (Ca3P2), siliciu (Si),ferosiliciu,crbuneetc,volumulde acetilen (C2H2)realestemaimic dect volumul teoretic. Prezenaimpuritilor, nspecial oxidul decarbon, reduce din cldura dezvoltat. Oxidul de calciu reacioneaz cu apa, reacia respectiv fiind deasemenea exoterm:CaO+H2O Ca(OH)2 +62,8 103 kJ/kmol (7.13)respectiv cldura produs este:1 1 2 58 , 3 61 0 8 , 6 2GQ3CaO' 'r kJ/kg oxid de calciu (7.14)Considerndocarburdecalciudepuritate75%, efectul calorical descompunerii carburii este: Qr = 0,75 1982 + 0,25 11250 = 1.709 kJ/kmol(7.15)Volumul de acetilen scade cu creterea granulaiei carburiide calciu deoarece granulele de dimensiuni mari ofer o suprafa mai mic de reacie cu apa.Scderea vitezeidereacien a doua parte a intervalului de timpse datoreaz formrii pe suprafaa granulelor a unui strat de hidroxid de calciu 58(nmol de var). De aici necesitatea nlturrii permanente a reziduului (nmolul devar) produs i respectiv renprosptareaapei dingenerator (creterea temperaturii apei de reacie reduce viteza de reacie). n funcie de sistemul de generare al acetilenei, ea conine cantiti variabile de impuriti (aer, vapori de ap, hidrogen sulfurat - H2S i hidrogen fosforat - H3P).Aerul apare ca urmare a ptrunderii sale n generator la ncrcarea cu carbur de calciu i/sau la evacuarea nmolului de var.Vaporii deapapar nurmaridicrii temperaturii apei ngenerator datorit efectului caloric al descompunerii carburii de calciu. Prezenalorscadeputereacaloricaacetilenei i oxideazfierul n cazul sudrii oxiacetilenice a oelurilor i a fontelor conform reaciei:3Fe +4H2O Fe3O4+4H2(7.16)Hidrogenul sulfurat (H2S) apare n acetilen prin descompunerea n ap a sulfurilor din carbura de calciu.Hidrogenul fosfarat (H3P) apare n acetilen prin descompunerea n ap a fosfurilor din carbura de calciu.Conform STAS 3660 - 1979 hidrogenul sulfurat n acetilen este limitat la max. 0,05 % vol. iar hidrogenul fosforat este limitat la max. 0,02 % vol.7.4.3. Generatoare de acetilen7.4.3.1. Schema de principiu a unei instalaii generatoare de acetile