(021) 4029520, (021) 4029302 Fax: 0213107753 [612949]

1

Universitatea POLITEHNICA din București

Facultatea de Ingineria și Managementul Sistemelor Tehnologice

 (021) 4029520, (021) 4029302/ Fax: [anonimizat]
http://www.imst.pub.ro

Departamentul Tehnologia Materialelor și Sudare

Studii universitare de Lice nță

Domeniul Inginerie Industrial ă

Programul de studii Ingineria Sud ării

TEMA

PROIECTULUI DE DIPLOMĂ

PROCESUL TEHNOLOGIC DE REALIZARE PRIN SUDARE A
PRODUSULUI “REFIERBATOR”
FABRICAT DIN MATERIALUL DE BAZA P335GH

Autor,

Absolven t Diacu R ăzvan -Ciprian

Conducător științific,

Conf. Dr. Ing. Corneliu Rontescu

Decan,

Prof. dr. ing. Cristian DOICIN

Director de departament,

Prof.dr.ing. Gabriel IACOBESCU

2018

Diacu R ăzvan -Ciprian

2
CAPITOLUL I
CONSIDERAȚII GENERALE

1.1.Obiectul p roiectului și principalele probleme propuse pentru a fi rezolvate

Prezentul proiect “Procesul tehnologic de realizare prin sudare a produsului
<<REFIERBĂTOR>> confecționat din materialul de bază P355GH" a avut ca scop realizrea
tehnologiei și a fluxului de fabricație a unui schimbător de căldură sub denumirea de
REFIERBĂTOR . Acesta este utilizat la reincalzirea aburului saturat până la o temperature
de [150 °C ] și la o presiune de maxim 1 [MPa].
Schimbătoarele de căldură sunt echipamente de transfer termic, care transmit
căldură de la un mediu la alt mediu. Căldură transmisă între cele 2 medii se poa te face
printr -un perete solid sau prin amestecarea mediilor.
Schimbătoarele se folosesc în procese de încălzire, fierbere vaporizare, condensare,
găsind u-și astfel o largă aplicabilitate în inst alatiile de încălzire. [1]

Figura 1.1. Refierbator

În cadrul acestui proiect se propune studierea și rezolvarea următoarelor probleme:
 Sudabiltatea oțelului P355GH;
 Probleme legate de compoziția materialului de bază;
 Tehnologia de realizare ale schimbătorului de căldură
 Alegerea unui procedeu optim de sudare
 Alegrea materialului de adaos optim
 Tehnologiile optime de examinări ale produsului.
 Probleme legate de asigurarea calității produsului
 Aleger ea și proiectarea și dispozitivelor și surselor pentru sudare

Proiect de Diploma
3
1.2. Caracteristicile tehnico -funcționale ale structurii sudate

1.2.1 Domeniul de utilizare

Structura sudată “REFIERBĂTOR ” este un produs supus temperaturii și presiunii
ridicate în domeniul industriei chimice ,a industriei termice, și a industriei petro -chimice.

1.2.2 Tipul constructiv al structurii

Produsul este alcătuit din flanșe (15), virole(4), ștuțuri(3), funduri (2), fascicule
tubular(1), racorduri(8), suporți virol ă(2), șa(2), manșon(2), cot 90° (2), gură de vizitare(1),
inel de strângere(1),inel de întărire(4). Poziția de funcționare este orizontală.

1.2.3 Caracteristici tehnice generale

Tabelul 1. 1 Condiții tehnice REFIERBĂTOR
Fluidul de lucru Abur Saturat

Presiunea de lucru 0.9 [Mpa] maxim 1 [Mpa]
Proba de etan șeitate În uzină după incheirea cu sudurilor cu apă la
presiunea de 1.5 [Mpa]
Temperatura de lucru 15 [°C] ÷150 [°C]
Adaos de coroziune 3 [mm]
Masa produsului 6800 [kg]
Masa fascicolului 2900 [kg]
Masa produsului in funcționare 8500 [kg]
Capacitatea 1.770 m3
Diametrul nominal al virolelor 800 [mm]
Lungimea total ă a produsului 6475 [mm]
Înalțimea maxim ă 1263.5 [mm]
Grosimi tabl ă Virolă
Funduri
Coturi 90° 12 [mm]
15(12+3)[mm]
15(12+3) [mm]

Diacu R ăzvan -Ciprian
4
1.2.4 Condiții de execuție și livrare

 Acest produs se realizează după standardele europene în vigoare;
 Refierbătorul se livrează conform proiectului de execuție și a caietului de sarcini;
 Transportul produsului se va realiza de către be neficiar.
 Uzina nu execută amplsarea finală a produsului și nu realizează vopsirea acestuia.
 Depozitarea se va face în cadrul firmei în spații acoperite și închise, ferite de acțiunea
mediului de ambiant, în poziție orizontală asigurându -se stabilitatea și acoperirea
acestuia.
 Manipularea prin rostogolire, frecare de sol sau prin ridicarea de racorduri este strict
interzisă. Pentru această opearatie se folosesc macarale cu sufe bine asigurate și
legate de urechile de manipulare.

1.3 Stabilirea clase i de tolerantă a structurii sudate

Deoarece produsul Refierbător este un recipient care funcționează la temperatură
ridicată și este supus presiunii este necesar ca acesta să fie tolerat în conformitate cu
standardul de calitate SR EN 13920.
Având î n vedere că produsul necesită o clasă de calitate superioară nivelul de
acceptare luat în considerare pentru toleranțele produsului sunt de cateogoria A , acestea
fiind cele mai restrictive.
În coformitate cu acest standard există următoarele tipuri de to leranțe:
 Toleranțe pentru dimensiuni liniare;

Tabelul 1.2 Toleranțe lininiare conform SR EN 13920.
Clasa de t oleranță Dimensiuni nominale
[mm] Toleranță
[mm]

A >4000

<8000
±5

 Toleranțe pentru dimensiuni unghiulare;

Tabelul 1.3 Toleranțe unghiulare conform SR EN 13920.
Clasa de t oleranță Dimensiuni nominale
[mm] Toleranță
[mm]
A >1000 ±10’

 Toleranțe pentru paralelism rectiliniitate și planitate

Tabelul 1.4 Toleranțe pentru paralelism rectiliniitate și planitate conform SR EN 13920.
Clasa de t oleranță Dimensiuni nominale
[mm] Toleranță
[mm]

A >4000

<8000
±4

Proiect de Diploma
5
1.4 Elemente de proiectare și verificare a structurii sudate

 Pentru verificarea grosimii mantalei și a presiunii de încercare hidraulică se
regăsesc următoarel e date de intrare:
 Temperatură de funcționare: 150 [°C];
 Presiunea de lucru: 1 [MPa];
 Diametrul interior 800 [mm]=80[cm] ;
 Grosime tablă: 12 [mm]=1.2 [cm];
 Coeficienții de rezistentă au valorile indicate în “Constructii sudate încărcate
termodinamic: c 1=1.5; c 2=2.4;
 Materialul de bază P 355 GH cu caracteristicile de rezistentă:
Rp0.2=355[MPa]; R m=min 510[MPa]; Alungirea 20[%]; 𝑅𝑝0.2150=299[MPa] [2]

Pentru calculul tensiunii admisibile se utilizează formula:
σa = min(σ a1; σa2) = σ a2 = 212 [MPa]
σa1 = 𝑅𝑝0.2
𝑐1 = 355
1.55 = 229 [MPa]
σa2 = 𝑅𝑚
𝑐2 = 510
2.4 = 212 [MPa]
unde :
 σa-tensiunea admisibilă;
 𝑅𝑝0.2- Limita de curgere minim garantată;
 𝑅𝑚- Rezistență la tracțiune
Dimensionarea și verificarea construcției MAN TA:
 Calculul la presiunea interioară:
 Coeficientul de rezistentă are valorea indicată în “Constructii sudate încărcate
termodinamic”: c 1=0.34
Condiția ce trebuie îndeplinită este:

𝑠−𝑐1
𝐷 ≤ 0.1
1.2−0.34
80 =0.01<0.1, rezultă condiția este înde plinită.

 Verificarea la presiunea de încercare hidraulică:
ph=1.25*p m*σ𝑎𝑝
σ𝑎
unde:
 pm – presiunea maximă de lucru;
σap = min(σ ap1; σap2)= min (𝑅𝑝0.2
𝑐1 ; 𝑅𝑚
𝑐2) = min (299
1.55; 510
2.4 ) =min (193;259)
ph = 1.25*p m*σ𝑎𝑝
σ𝑎 = 1.25*1*193
212 = 1.13 [MPa]

Condiția ce trebuie îndeplinită este:
pmax>ph, unde :
pmax =2∗ 𝑠−𝑐1 ∗σ𝑎𝑝∗𝑧
𝐷+ 𝑠−𝑐1 = 2∗ 1.2−0.34 ∗193∗1
80+(1.2−0.34)=4.10 [MPa], deci condiția este îndeplinită.

Diacu R ăzvan -Ciprian
6
CAPITOLUL II
PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE SUDARE A UNUI TIP DE ÎMBINARE SUDATĂ
A STRUCTURII SUDATE

În cadrul tehnologiei de realizare a unei îmbinări sudate se ține cont de mai mulți
factori cum ar fi:
 Materialul de bază ;
 Sudabilitatea materialului de bază;
 Tipul de îmbinare sudată;
 Procedeul de sudare;
 Materialul de adaos și cele auxiliare;
 Carcateristicile îmbinării sudate
 Regimul termic;
 Operații pregătitoare;
 Parametrii tehnologici de sudare.

2.1 Prezentarea caracteristicilor materialului de bază

Materialul de bază care este utilizat la confecționarea produsului “Refierbător ” este
oțelul P355GH. Acest material face parte din clasă de oțeluri obișnuite, fiind un oțel utilizat
pentru recipiente sub presiune, care are o limită de curgere minim garanta tă Rp0.2=355
[N/mm2], cu energia de rupere minim garan tată de 40 [J] la temperaturi ridicate în
conformitate cu definirea să din standardul de materiale EN 10028 -2-2003.
Compoziția chimică a material uui P355 GH în conformitate cu standardul E N 10028 –
2-2003 este prez entată în Tabelul 2 .1.

Tabelul 2.1 Compozitia chimica a otelului P355 GH
C Si Mn Ni P S Cr Mo V N Nb Ti Al Cu –
0.10-
0.22
0.6 1.10-
1.7
0.3
0.025
0.015
0.3
0.08
0.02
0.012
0.04
0.03
0.02
0.03 Cr+Cu+
Mo+Ni
<0.7

Propr ietățile mecanice ale acestui material conform standardului EN 10028 -2-2003
si in conformitate cu grosimea de tablă s=12 [mm] sunt:
 Limita de curgere la 20 °C minim garantată R p0.2=355[MPa]
 Limita de curgere la diferite temperaturi este prez entată in tab elul Tabelul 2.2.

Tabelul 2.2 Limita de curgere in funcție de temperatură
Temperatura de testare Grosimi de maximi 16 mm Grosimi peste 16 mm
50°C ≥343 ≥334
100°C ≥323 ≥314
150°C ≥299 ≥291
200°C ≥275 ≥267
250°C ≥252 ≥245
300°C ≥232 ≥225
350°C ≥214 ≥208
400°C ≥202 ≥196

 Limita minimă de rupere la tractiune R m=510[MPa]
 Alungirea 20[%]

Proiect de Diploma
7
 Energia de impact :
 KV=27[J] la temperatura de -20 °C
 KV=34[J] la temperatura de 0 °C
 KV=40[J] la temperatura de +20 °C [2]

2.2 Calculul indicilor de su dabilitate și alegerea metodelor de apreciere a sudabilității

2.2.1 Analiză teoretică a indicilor de sudabilitate

Sudabilitatea este proprietatea tehnol ogică a unui metal de a se îmbina prin sudare
cu un alt metal cu aceeași compoziție sau cu el însuș i printr -un anumit procedeu de sudare
și un anumit metal de adaos pentru un anumit scop, astfel încât îmbinarea sudată să
satisfacă toate condițiile și încercările de exploatare în siguranță. [3]

În conformitate cu standardul SR EN 1011 -2/2004, influenț a compoziției chimice
asupra oțelurilor nealiate se exprimă cu conceptul de carbon echivalent determinat după
relația matematică (2.1).

𝐶𝑒=%C+ %𝑀𝑛
6 + %𝐶𝑟+%𝑀𝑜+%𝑉
5 + %𝐶𝑢+%𝑁𝑖
15 (2.1)

𝐶𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑢=0.16+ 1.4
6 + 0.3+0.08+0.02
5 + 0.03+0.3
15 =0.495%
(2. 2)
𝐶𝑒 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚=0.22+ 1.7+
6 + 0.3+0.08+0.02
5 + 0.03+0.3
15 =0.605%
(2. 3)

În funcție de procentul de carbon echivalent obținut , oțelul se încadrează în una din
cele patru grupe de sudabilitate:
 grupa Ia -sudabilitatea este bună fiind necondiționată (Ce< 0,45%);
 grupa Ib -sudabilitate este bună dar condiționată (0,45%<Ce<0,5%);
 grupa ÎI -sudabilitatea este posibilă (0,5%<Ce <0,65%);
 grupa III -sudabilitatea este necorespunzătoare ( 0, 65<Ce<1%).

Din faptul că procentul de carbon echiva lent pentru valo rile medii ale oțelului
P355 GH este de 0.495, rezultă că sudabilitatea materialuui este una bună și se încadre ază
în grupa de sudabilitate Ib. A ceastă grupă se referă la categoria oțelurilor la care g arantarea
calității îmbinării sudate se face numai în anumite condiții. Din această cauza se limitează
grosimea maximă a cordonului de sudură , se prescriu metode adecvate și tratamente
termice presudare și postsudare și se interzice sudarea sub 5șC în vânt sau ploaie.
In urma calculului carbonului echivalent pentru valorile maxime ale oțelului P355 GH
se onserv ă că materialul se încadrează în grupă a -ÎI-a de sudabilitate , ceea ce impune
condiții speciale de sudare.
Datorită procesului de recristalizare de la sfârșitul procesului de sudare, formarea
fisurilor la cald este favorizată la oțelurile și ali ajele cu grad mare de solidificare. Din acest
punct de vedere există noțiunea de indice de sensibilitate la fisurare la cald HCS c are este
determinat cu relați a 2.4, în conformitate cu standardul SR EN 1011 -2/2004 .

Diacu R ăzvan -Ciprian
8
HCS=𝐶∗ 𝑆+𝑃+𝑆𝑖
25+𝑁𝑖
100 ∗103
3𝑀𝑛+𝐶𝑟+𝑀𝑜+𝑉= [%]
(2.4)
HCS mediu=0.16∗ 0.015 +0.025 +0.6
25+0.3
100 ∗103
3∗1.4+0.3+0.08+0.02=2.33[% ];
(2.5)
HCS maxim=0.22∗ 0.015 +0.025 +0.6
25+0.3
100 ∗103
3∗1.7+0.3+0.08+0.02=2.68[%];
(2.6)
Faptul că rezultă tul indecelui calculat este sub 4 arată că sensibilitatea este redusă
de fisurare la cald.
Pe parcursul răcirii cusăturii sudate, pot să apără fisuri cauzate de hidrogenul
difuzibil care are un impact major în crearea acestora. Pentru determinarera sensibilității de
fisurare la rece se folosește relația matematică în con formitate cu SR EN 1011 -2/2004. [3]

Pcm=%C+%𝑆𝑖
30+%𝑀𝑛+%𝐶𝑢+%𝐶𝑟
20+%𝑁𝑖
60+%𝑀𝑜
15+%𝑉
10+5𝐵 (2.7)
Pcm mediu=0.16+0.6
30+1.1+0.03+0.3
20+0.3
60+0.08
15+0.02
10=0.263
[𝑐𝑚3/100g] (2.8)
Pcm max=0.22+0.6
30+1.7+0.03+0.3
20+0.3
60+0.08
15+0.02
10=0.353
[𝑐𝑚3/100g] (2.9)

2.2.2 Metode de apreciere a sudabilității

În prezent pentru determinarea sudabilității, metodele de încercare a sudabilității nu
sunt standardizate în mod unicat, deoarece sunt numeroase și variate. Pentru aprecierea
sudabilităț ii se fac încercări numeroase asupra metalului de bază, asupra zonei influențate
termo -mecanic (ZIT), dar și a sudurii propriu -zise.
În conformitate cu standardul SR EN 1011 -2/2004, pentru aprecierea sudabilității
unui oțel se iau în considerare următoar ele aspect:
 comportarea metalurgică a oțelului la sudare unde se studiază următoarele
caracteristici :
1. compoziție chimica
2. mecanice
3. metalografice
4. tendința de fisurare la cald și la rece
 comportarea tehnologică la sudare, care este definită că fiind pos ibilitatea de
realizare a unei îmbinări sudate printr -un anumnit procedeu, pentru a îndeplini
anumite cerințe
 comportarea în construcție sudată, care este definită de capacitatea oțelului de a
prelua anumite încercări în condițiile de exploatare. [4]

Pentru realizarea aprecierii sudabilității mai există și alte metode cunoscute. În
conformitate cu standardul STAS 10882 -77 încercările se fac pentru îmbinări ce imită
construcția reală, printre acestea se identifică:

 Încercarea pe îmbinări cap la cap . Se execută pe epruvete peste care se depun
cusăturile de prindere, în unul sau mai multe straturi, poziționate orizontal. Cusătură
de încercare se depune dintr -o singură trecere, fiind continuă pe un rost în Y.

Proiect de Diploma
9

Figura 2.1 Îmbinare cap la cap

 Încercarea pe îmbinări de colț cu eclisă. Pentru realizarea acestei probe tablele se
prelucrează pentru așezarea corectă în vedrea încercării. Cele 2 plăci se
pozitioneaza și se fixează cu un șurub M12. În anumite cazuri se introduc și
distanțiere.

Figu ra 2.2 Îmbinare cu eclis ă

 Încercare pe îmbinări în cruce. În acest caz tablele se fixează perpendicular una
față de cealaltă cu ajutorul unor cusături de prindere laterale, folosind intensitatea
maximă de sudare recomandată pentru materialul de adaos. Cusăturile de încercare
se execută în jgheab fără întreruperea arcului electric. [5]

Figura 2.3 Îmbinare în cruce [5]

Diacu R ăzvan -Ciprian
10
2.3. Analiza îmbinării sudate

Pentru produsul “REFIERBATOR ” sunt codificate urm ătoarele îmbin ări sudate:

Figura 2.4 Schița îmb inărilor sudate

Tipul și dimensiunile îmbinărilor sudate sunt descrise în tabelul 2.3.

Tabelul 2.3 Descrierea îmbinărilor sudate
Nr.Crt Cod asamblare Lungime
[mm] Grosime
Tabla
[mm] Tip Rost
1 a1 300 12 Y
2 a2 2000 12 Y
3 a3 1800 12 Y
4 b1 Φ470 12 Y
5 b2 Φ800 12 Y
6 b3 Φ360 12 Y
7 b4 Φ360 12 Y
8 c1 Φ470 12 Y
9 c2 Φ800 12 Y
10 c3 Φ800 12 Y
11 c4 Φ800 12 Y
12 c5 Φ360 12 Y
13 c6 Φ800 12 Y
17 d1 Φ60 12 Y
18 d2 Φ140 12 Y
19 d3 Φ100 12 Y
20 d4 Φ80 12 Y
21 d5 Φ50 12 Y
22 f1 Φ180 12 Colt
23 f2 100 12 Colt
24 f3 100 12 Colt
25 f4 Φ180 12 Colt

Legend ă tabel 2.3
 a-îmbinare longitudinală
 b-îmbinare circulară între virole
 c-îmbinare circulară virolă – flanșă
 d-îmbinare circulară între racord și virolă
 f-îmbinare de colț

Proiect de Diploma
11
În conformitate cu standardul SR EN ISO 9692 -1/2014 există mai multe tipuri de
rosturi. Principalele tipuri sunt: [6]
 rostul în I fiind recomandat grosimilor de până la 12 [mm]

Figura 2.5 Schița rostului in I

 rostul in jum ătate de V recomandat grosimilor de maxim 16 [ mm]

Figura 2.6 Schița rostului in jum ătate de V

 rostul in V recomandat grosimilor cuprinse intre 10 [mm] si 20 [mm]

Figura 2.7 Schița rostului in V

 rostul in K recomandat grosimilor peste 12 [mm]

Figura 2.8 Schița rostului in K

Diacu R ăzvan -Ciprian
12
 rostul in X recomand at sudurilor peste 16 [mm]

Figura 2.9 Schița rostului in X

 rostul in Y recomandat sudurilor cu grosimea cuprins ă intre 10 si 35 [mm];

Figura 2.10 Schița rostului in Y
 rostul in U recomandat grosimilor peste 30 [mm]

Figura 2.11 Schița rostului in U

În conformitate cu standardul SR EN ISO 9692 -1/2014 pentru procesul de sudare se
alege rostul în Y. Acesta are următoarele caracteristici și formă geometrică:
1. Grosimea este de t=12 [mm];
2. Unghiul de deschidere “α” al rostului este de 60°;
3. Înălțimea pici orului rostului “c” este de 2 [mm];
4. Lățimea piciorului rostului “b “este de 2 [mm]
5. Lungimea îmbinării sudate este de Ø800[mm];

Figura 2.12 Rostul Îmbin ărilor

Proiect de Diploma
13
Pentru calculul ariei teoretice a cus ăturii A tc pentru îmbinarea în formă de Y se
utilizeaz ă următoarea formul ă: [7]

Atc=t*b+[(t -c)2*tan (π*α/360)] (2.10)
Atc=12*2+[(12 -2)2*tan (π*60/360)]=201.7 [mm2] (2.11)

Pentru calcul ariei reale a cusăturii Arc se utilizează următoarea formulă : [7]

Arc=1.2* Atc= 1.2* 201.7 = 242.04 [mm2] (2.12)

Pentr u calculul masei cusăturii sudate se utilizează următoarea formulă : [7]
m=V*ρ=608.262*7.8=4744.4 [g] (2.13)
V=A rc*L=242.04*800* π=608262.60 [mm3]=608.827 [cm3] (2.14)

2.4 Alegerea procedeului de sudare

Pentru realizarea îmbinărilor sudate aferente pro dusului “REFIERBĂTOR” se pot
utiliza următoarele procedee de sudare:
 SMEI (Sudare Manuală cu Electrod Învelit)
 MIG/MAG(Metal Inert Gaz/Metal Activ Gaz)
 WIG(Wolfram Inert Gaz)
 SAF(Sudarea Automată sub strat de Flux)

2.4.1 Sudare Manuală cu Electrod În velit

Este procedeul de sudare care folosete o vergea metalică, denumită electrod și este
învelit într -un strat de flux. Curentul de sudare, vine de la rețeaua de curent alternativ și este
folosit pentru formarea unui arc electric. În timpul procesului de sudare fluxul de pe vergea
se dezintegrează formând vapori de gaz și un strat de zgură, având rolul de protecție a băii
de metal topit.
Codificarea acestui procedeu în conformitate cu standarul european ISO – 4063 2004
este 111, iar în conformitate cu normele americane ASTME IX C este SMAW.
Schema de principiu a porecedeului de sudare este prezentată în figură 2.13

Figura 2.13 Schema de principiu a
Sudării Manuale cu Electrod Învelit

Diacu R ăzvan -Ciprian
14
Ca și principiu acest procedeu se realizează datorită căldurii dezvoltate de arcul
electric 5, format între electrodul 1 și piesă de sudat 4. De pe vergeaua metalică 6 se
desprind picături de metal topit ce se deplasează spre baia de metal topit. O data cu
deplasarea electrodului cu o viteză de sudare vs bai a de metal se transformă în cusătură
sudată 3 prin solidificare. Vergeaua metalică 6 este prevăzută cu un strat de flux de
acoperire 2, ce se va transformă în zgură la sfârșitul solidificării, și va proteja cordonul pe
parcursul răcirii. Arcul electric 5 e ste alimentat de la o sursă de energie electrică. [8]

Avantajele procedeului sunt:
 Este un procedeu universal;
 Cel mai accesibil procedeu de sudare;
 Operația de sudare se poate execută din toate pozițiile ;
 Se pot suda aproape toate metalele și aliaje le acestora;
 Echipamentele au cost scăzut;
 Echipamentele sunt ușor de întreținut;
 Varietatea electrozilor este mare;
 Aproape toți sudorii au abilitatea și capacitatea necesară de a -l utiliza;

Dezavantajele procedeului:
 Sudarea cu intensități mari d e curent este dificiala;
 Pierderi mari de materiale;
 Productivitate foarte scăzută;
 Calitatea sudurii depinde de factorul uman.
 Curățarea zgurii din craterul final pentru continuarea sudurii, după epuizarea
electrodului;
 Necesitatea aprinderii arcului amplasat aprope de craterul final;

Performanțele procedeului sunt:
 Sudarea tuturor metalelor și aliajelor cu excepția celor refracrtare;
 Sudarea tablelor fără teșituri până la grosimi de 4 [mm];
 Este suficientă o sigură trecere pentru sudurile de co lț cu catetă de 8 [mm];
 Se pot suda grosimi de până la 200 [mm];
 Se poate suda în curent alternativ cât și continuu;
 Variațiile parametrilor principali sunt:
 Is=25-450 [A];
 Ua=15-35 [V];
 vs=10-40 [cm/min];
 de=1.6-6 [mm];

Defectele tehnologice ce pot să apară în cadrul acestui procedeu dacă parametrii nu
sunt aleși corespunzător sunt: [9]
 aspectul și formă cusăturilor ;
 stropirea;
 șanțuri marginale;
 lipsă de topire a materialului de bază
 pătrundere insuficiență;
 pori;
 fisuri;

Proiect de Diploma
15
2.4.2 Metal Inert Gaz/Metal Activ Gaz

Sudarea în mediu de gaze protectoare cu electrod fuzibil este o îmbunătățire a
procedeului sudării manuale cu electrod.Gazul protector are rolul de a proteja baia de metal
de metal de interacțiunea cu noxele din mediul înconjură tor ce pot dăuna calității cusăturii.
Diferența dintre Metal Inert Gaz și Metal Activ Gaz este gazul de protecție. În cazul
sudării MIG gazul de protecție este un gaz inert argon, heliu sau amestec al acestora. În
cazul sudării MAG gazul de protecție este unul activ dioxidul de carbon CO2 sau amestec
de gaz activ cu unul inert.
Codificarea acestor 2 procedee în conformitate cu standarul european ISO – 4063
2004 este :
 131- Sudura MIG cu sârmă plină
 135- Sudura MAG cu sârmă plină
 136- Sudura MAG cu s ârmă tubulară cu flux
 138- Sudura MAG cu sârmă tubulară cu pulbere metalică
În conformitate cu normele americane ASTME IX C este GMAW sau FCAW
Schema de principiu a porecedeului de sudare este prezentată în figura 2.14

Figura 2.14 Schema de princ ipiu a sud ării in
mediu de gaz protector cu electrod fuzibil

În cadrul acestui procedeu arcul electric 2 este format între capătul sârmei electrod 5
și piesă de sudat 6, arzând în jetul de gaz de protecție 4. Curgerea gazului se face prin duză
3 pentru a proteja baia de metal de pătrunderea aerului în zonă de sudare. [9]

Avantajele MIG/MAG sunt :
 Grad ridicat de universalitate;
 Se sudează toate metalele;
 Se pretează pentru automatizare și robotizare;
 Rată depunerii este ridicată;
 Obținerea unor îmb inări de o calitate foarte bună ;
 Deformațiile sunt reduse datorită energiei liniare scăzută
 Posibilitatea de urmărire a băii de metal topit;
 Dirijarea băii de metal ;
 Posibilitatea sudare în orice poziție;
 Nu există zgură;

Dezavanatajele procedeul ui
 Ecipamentele de sudare mult mai scumpe și mai mari față de cele de la SMEI;
 Pierderile mari de material de adaos datorate stropilor;
 Sensibilitate ridicată la curenții de aer.
 Pistoletul mai greu față de portelectrod;

Diacu R ăzvan -Ciprian
16
 Distanță mică de la locul d e sudare la echipament;
 Cablul de legătură dintre pistolet și surâsă este mai puțin flexibil și mai greu;
 Sudarea afară este imposibilă din cauza vântului;
 Nu se vede cât de protejată este baia;

Ca și performanțe acest procedeu are:
 Sudarea în I până la 5 [mm] dintr -o singură trecere;
 Se sudează componente cu orice grosimi;
 Variația parametrilor în cazul sudării cu CO 2 este:
 Is=40-900 [A];
 Ua=16-35 [V];
 vs=30-100 [cm/min];
 de=0.8-4 [mm];
 dg ≤ 20 [l/min]
 Variația parametrilor în cazul sudării cu Ar+CO 2 sau Ar+CO 2 +O 2 este:
 Is=40-500 [A];
 Ua=16-35 [V];
 vs=30-100 [cm/min];
 de=0.8-2.5 [mm];
 dg ≤ 20 [l/min]
 Variația parametrilor în cazul sudării MIG este:
 Is=120 -500 [A];
 Ua=20-30 [V];
 vs=30-150 [cm/min];
 de=1.2-2.5 [mm]’
 dg ≤ 20 [l/min];

2.4.3 Wolfram Inert Gaz

Este un procedeu de sudare cu arc electric ce folosește un electrod nefuzibil
confecționat din Wolfram. Zona sudării și electrodul sunt protejate de oxidare de către gazul
de protecție inert arganonul sau heliul.
Codificarea procedeului în con formitate cu standarul european ISO – 4063 2004 este
141, iar în conformitate cu normele americane ASTME IX C este GTAW.
Schema de principiu a porecedeului de sudare este prezentată în figura 2.15

Figura 2.15 Schema de principiu a sud ării în
mediu de gaz protector cu electrod nefuzibil

Proiect de Diploma
17
Principiul procedeului constă în poziționarea pistoletului de sudare perpendicular pe
componenetele de sudat 1 formând arcul electric 7 care topește metalul de bază formând
baia de metal topit 9, apoi se înclină p istoletul și se introduce baghetă de material de adaos
2 și este ținută în baie până începe să se topească capătul și astfel picătură să se desprindă
și să cadă în baia 9. [9]
Avantajele procedeului sunt:
 Grad de puritate ridicat și fără defecte în îmbi nare;
 Universalitate ridicată , se sudează toate materialele metalice;
 Nu există zgură pe cusătură;
 Nu există stropi la aces tip de sudare;
 Se pot suda table subțiri;
 Vizibilitatea arcului electric și a băii de metal;
 Controlul căldurii introduse în zonă sudării;
 Nu sunt modificări chimice din cauza gazului de protecție;
 Realizarea sudurilor de mare finețe.

Dezavantajele procedeului sunt:
 Calitatea sudurii depinde de factorul uman;
 Echipamentele de sudare sunt scumpe;
 Întreținerea pretențioasă a echipamentelor;
 Productivitatea foarte scăzută;
 Cost ridicat al sudării datorat gazaelor;
 Instalațiile scumpe;
 Limitarea grosimilor sub 10 [mm];

Performanțele procedeului sunt:
 Sudarea componentelor cu grosimi mici ce necesită curățenie deosebită pe ntru
realizarea îmbinărilor de calitate;
 Sudarea cu rost în I cu grosimi începând de la 0.1 până la 3.5 [mm];
 Sudarea se face în curent continuu cât și alternativ cu înaltă frecvență și simetrizarea
undei, sau curent pulsat.
 Parametrii principali sunt:
 Is=3-1000 [A];
 Ua=8-30 [V];
 vs=5-50 [cm/min];

2.4.4 Sudarea Automat ă sub strat de Flux

Acest procedeu se realizează datorită căldurii dezvoltat între arcul electric, format
dintre piesă de sudat 12 și șarma de sudare 5. În cadrul acestui procedeu arcul e lectric arde
sub patul de flux 6 ce curge prin tubul de ghidare 9 din buncărul de flux 8. O parte din flux se
topește și se transformă în zgură 10, ce ajută la protejarea cusăturii în timpul răcirii.
Codificarea procedeului în conformitate cu standardul e uropean ISO – 4063 2004 este
121, iar în conformitate cu normele americane ASTME IX C este SAW. [9]

Schema de principiu a procedeului de sudare este prezentat ă in figura 2.16

Diacu R ăzvan -Ciprian
18

Figura 2.16 Schema de principiu a sud ării automate
sub strat de flux

Avantaje le procedeului sunt :
 Cusătură mai omogenă față de alte procedee de sudare;
 Cantitatea de fum este minima ;
 O bună protecție față de acțiunea noxelor mediului înconjurător, favorizând formarea
unei cusături compacte.
 Intensitățile curentului de sudare este ridicată;
 Viteze mari de topire, pierderi mici de căldură
 Pierderi de material neglijabile.
Dezavantajele procedeului sunt :
 Eficiența sudării este doar în cazul cordoanelor circulare cu dimensiuni mari și a celor
longitudinale de minim 1 [m]
 Zgura care trebuie îndepărtată rămasă pe cusătură sudată;
 Imposibilitatea de a supraveghea arcului electric din cauza fluxului;
 Sudarea se face numai orizontal;
 Numai sudurile drepte sunt eficiente;
 Pe cusătură rămâne zgură ce trebuie îndepărtată;
Performanțele de proces:
 Sudarea oțelurilor carbon și slab aliate în principal;
 Se poate suda până la 15 mm cu o trecere și rost în I;
 Sudarea se poate realiza atât în curent continuu cât și alternativ;
 Variațiile parametrilor principali sunt:
 Is=400 -1200 [A];
 Ua=25-42 [V];
 vs=50-200 [cm/min];
 de=1.6-6 [mm];

Ca și defecte la acest procedeu pot să apară:
 pătrundere mică;
 fisuri în cusătură sau ZIT;
 pori în cusătură;
 formă geometrică necorespunzătoare a cordonului.

2.4.5 Alegerea procedeului opt im de sudare

Pentru alegerea procedeului optim se folosește metodă electre, din tabelul 2.4, în
care se regăsesc procedeele posibile de sudare pentru îmbinările sudate.

Proiect de Diploma
19
Tabelul 2.4 Alegerea procedeului optim de sudare folosind metoda ELECTRE simplif icată
Criteriu

Procedeu Productivitate Cost Calitate Accesibilitate Nivelul de
automatizare ∑
SMEI 7 10 7 10 6 84
WIG 8 8 9 9 7 85
MIG/MAG 9 9 10 10 7 94
SAF 10 6 9 7 10 80
Ponderea 1 2 3 3 1 10

Conform tabelului 2.4, procedeul optim de suda re a produsului “REFIERBĂTOR” este
MIG/MAG. Datorită faptului că produsul este confecționat din materialul de bază P355GH, se
va alege ca procedeu de sudare variantă MAG, deoarece este o metodă mai ieftină, calitatea
îmbinărilor sudate este aceeași, și dep inde de calificarea operatorului sudor.

2.5 Alegerea materialelor de adaos și a celor auxiliare

Pentru realizarea îmbinărilor sudate sunt necesare materile de adaos, acestea pot fi :
 Materiale ce intră în componența sudurii cum ar fi :
 Sârme ;
 Vergele metalice;
 Materiale ce ajută la protejarea băii de metal:
 Gaze de protecție;
 Fluxuri;
 Învelișul electrozilor;
Pentru alegerea materilalelor de adaos trebuie să se țină cont de :
 Caracterisiticile mecanice, care trebuie să fie egeale cu cele ale m aterialului de
bază;
 Compoziția chimică să fie aproximativ aceeași cu cea a materialului de bază.
 Condițiile de utilizare ale produsului, presiune corozivitate, temperaturi;
 Tipul procedeului utilizat;

În cadrul procedeului MAG se utilizează sârme p entru sudare. Acestea din punct de
vedere constructiv pot fi sârme pline pentru sudare sau sârme tubulare.
Diametrele sârmelor pentru sudarea MAG variază într -o gamă largă,fiind
standardizate cu următoarele diametre: Φ0,5; Φ0,6; Φ0,8; Φ1,0; Φ1,2; Φ1,6; Φ1,8; Φ2,0;
Φ2,5 [mm].
După compoziția chimică sârmele pot fi:
 Conținut redus de carbon (C<0,2%; Mn=0,5 -2,0%; Si=0,1 -0,3%);
 Slab aliate cu mangan (Mn=1,0 -2,0% și Mo<0,5%);
 Slab aliate cu mangan,crom și molibden (Mn=0,5 -2,0%; Cr=1,0 -1,5%;
Mo=0,5 -1,0%);
 Slab aliate cu nichel,mangan și molibden;
 Slab aliate cu crom și nichel; [10]

Pentru sudarea materialului P355GH cu procedeul Metal Activ Gaz se utilizează
sârmă de sudare FILCORD C deoarece grosimea materialului este de 12 [mm] diametrul
sârmei utili zate este de Φ1,2 [mm].
Această sârmă are următoarele propritati conform catalogului de producător Ductil.
 Sârmă de sudura plină pentru utilizare generală la sudarea oțelurilor
 Sudarea cu 100% CO2 (C1) = penetrare mai adâncă
 Sudarea cu Argon + 18% C O2
 Sudare cu CO2 + Argon + O2
 Necesită suprafața curată și pregătită

Diacu R ăzvan -Ciprian
20
 Recomandat pentru sudarea oțelurilor slab aliate cu rezistentă de rupere sub 530
[MPa]
 Curent sudare: 40 -150 A
 Diametrul: 1.2 mm

Compoziția chimică a acesteia este urmatorea :

Tabelul 2.5 Compozita chimica a s ârmei FILCORD C [11]
C Mn Si P S
0,08 1,50 0,90 <0,025 <0,025

Proprieta țile mecanice ale acestei s ârme sunt :

Tabelul 2.6 Proprieta țile mecanice ale s ârmei FILCORD C [11]
Limita de curgere
Rp[MPa] Rezistenta a rupere
Rm[MPa] Alungire
A[%] Energia de impact
KV[J]
>420 500-640 >22 >47

2.6 Estimarea/calculul caracteristicilor îmbinării sudate

Pe cale analitică este una foarte impotanta deoarece în bază rezultă telor obținute se
poate aege materi alul de adaos corespunzător obținerii unei anumite compoziții chimice dar
și a unor parametrii ai regimului de sudare.
Din bilanțul de masă pentru fiecare element în parte luând în considerație unitatea
de măsură este egală cu unitatea.

𝑚𝑐∗𝐸𝑐=𝑚𝑐∗𝐸𝑑+𝑚𝑏∗𝐸𝑏 (2.15)
𝑚𝑐,𝑚𝑐,𝑚𝑏−masele cus ăturii materialului depus și materialului de baz ă
𝐸𝑐, 𝐸𝑑, 𝐸𝑏-concentrațiile elementelor chimice generale E.

Ec=𝐾𝑚𝑏∗𝐸𝑏+𝐾𝑚𝑎∗𝐸𝑎 (2.16)
𝐾𝑚𝑏-coeficientul de participare al materialului de baz ă;
𝐾𝑚𝑎- coeficientul de participare al materialului de adaos; [3]

Se aleg :
𝐾𝑚𝑎=0,6
𝐾𝑚𝑏 =0,4

Pentru valorile medii ale compoziției chimice medii a materialului de bază P355GH
avem:
 Carbon
Ec=0,4*0,16+0,6*0,08=0,112 % (2.17)

 Siliciu
Ec=0,4*0,6+0,6*0,90=0,78% (2.18)

 Mangan
Ec=0,4*1,4+0,6*1,50=1,46% (2.19)

 Fosfor
Ec=0,4*0,025+0,6*0,025=0,025% (2.20)

Proiect de Diploma
21
 Sulf
Ec=0,4*0,015+0,6*0,025=0,021% (2.21)

 Crom
Ec=0,4*0,3+0,6*0=0 ,12% (2.22)

 Molibden
Ec=0,4*0,08+0,6*0,=0,032% (2.23)

 Vanadiu
Ec=0,4*0.02+0,6*0,0=0,008% (2.24)

 Azot
Ec=0,4*0,012+0,6*0=0,048% (2.25)

 Niobiu
Ec=0,4*0,02+0,6*0=0,08% (2.26)

 Titan
Ec=0,4*0,03+0,6*0,03=0,012% (2.27)

 Aluminiu
Ec=0,4*0,0 2+0,6*0=0,08% (2.28)

 Cupru
Ec=0,4*0,03+0,6*0=0,012% (2.29)

Din calculele de mai sus rezult ă compozi ția medie a cus ăturii din tabelul 2.7:

Tabelul 2.7 Compozi ția medie a cus ăturii pentru valorile medii ale materialului de baz ă
C% Mn% Si% P% S% Cr% Mo% V% N% Nb% Al% Cu%
0.112 1,46 0,78 0.025 0,021 0,12 0,03 0.00
8 0.048 0.08 0.08 0.012

Pentru valorile maxime ale compozitiei chimice a materiluluide baza avem :

 Carbon
Ec=0,4*0,22+0,6*0,08=0,136 % (2.30)

 Siliciu
Ec=0,4*0,6+0,6*0,90=0,78% (2.31)

 Mangan
Ec=0,4*1,7+0,6*1,50=1,58% (2.32)

 Fosfor
Ec=0,4*0,025+0,6*0,025=0,025% (2.33)

 Sulf
Ec=0,4*0,015+0,6*0,025=0,021% (2.34 )

 Crom

Diacu R ăzvan -Ciprian
22
Ec=0,4*0,3+0,6*0=0,12% (2.35 )

 Molibden
Ec=0,4*0,08+0,6*0,=0,032% (2.36)

 Vanadiu
Ec=0,4*0.02+0,6*0 ,0=0,008% (2.37)

 Azot
Ec=0,4*0,012+0,6*0=0,048% (2.38)

 Niobiu
Ec=0,4*0,02+0,6*0=0,08% (2.39)

 Titan
Ec=0,4*0,03+0,6*0,03=0,012% (2.40)

 Aluminiu
Ec=0,4*0,02+0,6*0=0,08% (2.41)

 Cupru
Ec=0,4*0,03+0,6*0=0,012% (2.42)

Din calculele de ma i sunt rezultă urmatoarea compozitie medie a cusaturii din tabelul 2.8:
Tabelul 2.8 Compozi ția medie a cus ăturii pentru valorile maxime ale materialului de baz ă

C% Mn% Si% P% S% Cr% Mo% V% N% Nb% Al% Cu%
0.136 1,58 0,78 0.025 0,021 0,12 0,03
2 0.00
8 0.048 0.08 0.08 0.012

2.6.2 Calculul caracteristicilor mecanice ale cusăturii sudate

Rezultă tele acțiunii termice în zonele îmbinării sudate sunt modificările structurale și
producerea deformaliilor . Toate aceste rezultă te sunt legate de dis tribuția neuniforma a
temperaturii pe direcția de la axă cusăturii către metalul de bază .
Caracterul modificărilor structurale în diverse porțiuni ale zonei de influența termică
diferă în funcție de temperatură de încălzire, de compoziția ch imică a oțelului și de viteză de
răcire.
Prin simularea temperaturii și a timpului de răcire t 8/5 într-o anumită probă se poate
regla structură și implicit proprietățile mecanice care se vor obține într -un anumit domeniu a
zonei de influen ța termică, care să corespundă unor condiții tehnologice date de sudare.

 Rezisten ța la rupere a cordonului : σr [N/mm2 ]

σr = 48+500C+252Mn+175Si+239Cr+77Ni+80W+700Ti+176Cu+ 29Al+168Mo= N/mm2 (2.43)
σr=48+500* 0.092 +252* 0.74+175* 1.34+239*0+77*0+80* 0+700*0+176*0+ +29*0+168*0 (2.44)
σr =514.98 N/mm2

 Limita de curgere : σc [N/mm2]
σc = 0.73 σr (2.45)
σc = 0.73×514.98 = 375.935 N/ mm2 (2.46)
σc = 375.935 N/mm2
 Alungirea la rupere : A [%]
A =50.4 -(21.8C+15Mn+4.9Si+2.4Ni+5.8Cr+6.2Cu+2.2W+6.6Ti) +17.1Al+2.7Mo (2.47)

Proiect de Diploma
23
A=50.4 -(21.8* 0.092 +15*0.74+4.9*1.34+2,4*0+5,8*0+6,2*0+0+6,6*0) +17,1*0+2,7*0 (2.48)
A=50.4 -19.67 %=30.73 (2.49)
A =-30.73 %

 Rezilien ța la T=200 : KV[J/cm2]
KV=233 -(257C+64Mn+84Si+24Cr+16Ni+40Cu+5W+14Mo+154Ti)+180Al (2.50)
KV=233 -(257*0,092+ 64*0.74+84*1.34+24*0+16*0+40*0+5*0+14*0+154*0)+180*0 (2.51)
KV=49.436 J/cm2

2.6.3 Calculul caracteristicilor mecanice din ZIT

HV = 90+1050C+47Si+75Mn+30Ni+31Cr (2.52)
HV
max = 90+1050* 0.092 +47*1.34+75* 0.74+30*0+31*0 (2.53)
HV
max =305.08
Din calculul de mai sus rezult ă ca nu avem probleme in ZIT. [8]

2.7. Alegerea regimurilor termice la sudare

2.7.1 Stabilirea necesitătii preîncălzirii materialului de bază

Preincalzirea se face pe toată durata operație i de sudare atât local cât și
global.Preincalzirea se face cu scopul de a preveni șocurile termice introduse de operația de
sudare, și accelerarea sudării.

Preincălzirea se poate face:
 prin incălzire electrică
 cu aer cald
 cu radiații infraroșii
 cu flacără

Ca și efecte principale preincalzirea are :
 Uniformizarea câmpului termic, pentru a reduce deformațiile și tensiunile reziduale
 Transformările structurale sunt mai lente în Zona Influențată Termo -mecanic.
 Scade viteza de Solidificare a cusături i, ceea ce conduce la micșorarea posibilității
formării porilor [8]

2.7.2 Calculul temperaturii de pre încălzire

Pentru calculul temperaturii de preîncălzire se utilizează metoda SUZUKI.

Criteriul SUZUKI
Tp=58*lgC+98*lgHD -316+1108*(C+𝑆𝑖
15+𝑀𝑛
18+𝐶𝑢
22+𝑁𝑖
58+𝐶𝑟
17+𝑀𝑜
19+𝑉
6+6B) (2.54)
HD-hidrogenul difuzibil=5
Pentru valorile medii ale compozitiei chimice avem:
Tpmediu=58*lg0.16+98*lg5 –
316+1108*(0.16+0.6
15+1.4
18+0.3
22+0.3
58+0.3
17+0.08
19+0.02
6+6*0)=79.469°C (2.55)

Pentru valorile maxime ale compozitiei chimice avem :
Tpmax=58*lg0.22+98*lg5 -316+1108*(0.22+0.6
15+1.7
18+0.3
22+0.3
58+0.3
17+0.08
19+0.02
6+6*0)=172.136
°C (2.56)

Diacu R ăzvan -Ciprian
24
Facand media temperaturii de preincalzire intre valorea medie si m axima rezultă :
Tp= 𝑇𝑝𝑚𝑒𝑑𝑖𝑢+ 𝑇𝑝𝑚𝑎𝑥
2=80+173
2=126.5 °C (2.57)
Se alege ca temperatura minima de preincalzire sa fie minim 130°C , iar temperatura
dintre straturi sa nu depaseasca 250°C in conformitate cu EN 15614 -2017.

2.7.3 Stabilirea tratamentului termic

Tratamentele termice sunt procesele de prelucrare a materialelor metalice prin
încălzire și răcire după anumite reguli și condiții bine determinate, în scopul creșterii
proprietăților mecanice ale materialului.
Toate tratamentele te rmice se reprezintă printr -o diagramă în coordonate
temperatură -timp.
Principalele tratamente termice sunt:
 Normalizarea constă din încălzirea oțelului la temperatură Ac3+30…50˚C scurtă
menținere pentru austenitizare și răcire în aer, cu o viteză de răc ire, pentru obținerea
unei structuri de tip perlitic fină și cu grăunți cristalini uniform repartizați.
 Călirea constă din încălzirea oțelului la Ac1 +50…70˚C ,urmată de menținere pentru
austenitizare și o răcire cu o viteza rapidă, superioară vitezei cri tice superioară.
 Revenirea constă din încălzirea oțelului călit la o temperatură inferioară punctului
critic Ac1, menținere și răcire în general în aer. Este un tratament termic final care
fixează proprietățile de utilizare.
 Imbatranirea este procesul pr in care se realizează durificarea materialului.
Dacă durificarea are loc la temperatură ambiantă se produce o imbătranire naturală,
iar dacă se realizează la diferite temperaturi are loc o imbătranire artificială.
Viteză proceselor ce au loc și propr ietătile mecanice după durificarea structurală pot fi
influențate și de deformarea plastică și de adăugarea altor elemente ce formează, cu
componentele aliajului, soluții solide de substituție.
Pentru produsul ”REFIERBĂTOR”, confecționat din materialul P 355GH se alege
tratamentul de normalizare . [8]

2.7.3.1 Stabilirea parametrilor de tratament termic

Ca și parametrii ai regimului de tratament termic avem:
 Viteza de încălzire 𝑣𝑖, are uzual ordinul de m ărime cuprins între 10 si 200 [°C/h];
 Temper atura de încălzire este cuprins ă într-un interval limitat superior la 1200°C;
 Durata de men ținere la temperatura de încalzire, este de regul ă cuprins ă între zeci de
minute și zeci de ore;
 Viteza de r ăcire 𝑣𝑟, are în general valori cuprinse între 10 s i 200 [°C/h], cu excep ția
călirii unde acestea sunt mult mai mari.

2.8 Stabilirea operațiilor pregătitoare în vederea sudării

Pentru a se realiza o îmbinare sudată se parcurg următoarele operații:
1. Primirea semifabricatelor laminate
Semifabricatele laminate se livrează conservate cu uleiuri sau folii metalice pentru
protecție împotriva ox izilor sau a altor impurități.

2. Deconservarea
Operația de deconservare constă în îndepărtarea prin răzuire a materialelor plastice,
sau îndepărtarea un sorilor prin abur sau spălare cu apa caldă.

3. Trasarea
Este operația prin care piesele semifabricat sunt marcate. Această operație se poate
realiza atât mecanizat cât și manual cu ruletă, compas sau șabloane.
Pentru realizarea produsului se util izează trasarea manuală.

Proiect de Diploma
25
În cazul acestui produs trasarea s -a făcut manual cu ruletă și cretă.

4. Debitarea
Este operația prin care se îndepărtează termic, cu flacără oxigaz deobicei, sau
mecanic, cu foarfeca ghilotină, materialul din semifabricat pentru a se obține formă și
dimensiunile necesare. [12]
În cazul acestui produs deb itarea se execută cu ajutorul echipamentelor de tăiere cu
flacără oxigaz. Schema de principiu este prez entat ă în figura 2.17.

Figura 2.17 Schema de t ăiere cu flacăr ă oxigaz

5. Roluirea tablei
Este operația de deformare plastică prin care se obțin formele circulare, prin
îndoirea marginilor laminatelor. Acest proces se poate realiza atât la rece cât și la cald. În
funcție de tipul de valț utilizat și grosimea m aterialului se poate utiliza roluirea la cald sau la
rece.
Procesul de roluire a tablei este prezentat în figura 2.18.

Figura 2.18 Schema de principiu a roluirii

6. Realizarea rostului sau șanfrenarea
Acest proces se realizează pentru a avea acces mai bun în privință sudării rădăcinii
îmbinării sudate, realizându -se prin operații de debitare .
Șanfrenul îmbinării longitudinale se realizează cu ajutorul flăcării oxigaz.

7. Curățarea semifabricatelor de impurități
Este o operație tehnologică de îndepărtare a impurităților de pe semifabricate prin
metode chimice, mecanice , manuale, termice sau hidraulice.
 Curățarea chimică se realizează cu ajutorul acizilor sau a soluțiilor alcaline.
Acest proces se numește decapare și este necesară spălare a după acest
proces.

Diacu R ăzvan -Ciprian
26
 Curățarea mecanică se poate realiza prin operația de așchiere prin frezare cu
discuri abrazive sau șablare. În cazul șablării se utilizează un jet cu alice de
fontă sau nisip trimise cu o aumita presiune către semifabricat.
 Curăț area manuală se utilizează pe suprafețe cu dimensiuni reduse ,
utilizându -se perii de sârmă sau hârtii abrazive.
 Curățarea termică se face prin utilizarea unui arzător pentru a îndepărta
impuritățile.
 Curățarea hidraulică are loc într -o cameră de curățar e unde este introdus
semifabricatul încălzit, fiind suflat pe el un jet de apa rece , astfel din cauza
unui șoc termic se desprinzând impuritățile.
În cazul acestui produs se utilizează curățarea hidrostatică cu jet de apa caldă.

8. Așezarea component elor în vederea sudării
Pentru a se putea obține un cordon de calitate este necesar de poziționarea și
fixarea semifabricatelor pentru a putea fi sudate.În funcție de dimensiunile produselor de
realizat se pot folosi pentru acest proces diferite dispozit ive de orientare și fixare.
Pentru realizarea așezării componentelor produsului se utilizează :
 macara pentru manipulare
 prismă de sudare
 masă de poziționare și rotire

9. Prinderea în puncte
Acest proces se realizează pentru reducerea deformaț iilor cordonului de sudură și
constă în susținerea pieselor cu ajutorul mai multor puncte de sudură.

10. Sudarea propriu zisă
După prinderea în puncte se sudează stratul de rădăcină ce o să topească aceste
puncte de sudură și vor ajută la formarea ei. După această etapă se trece la sudarea
straturilor de umplere a cordonului.

11. Calibrarea virolelor
Se realizeza acest proces tehnologic deoarece după operația de sudare a
cordoanelor longitudinale există deformații asupra virolelor. Pentru rea lizarea procesului se
utilizează un valț cu 3 role, utilizând aceeași același utilaj și parametrii ca cei de la operația
de roluire.

12. Polizarea supraînălțării cordonului de sudură
Acest proces se aplică atunci când cordoanele de sudura trebuie s ă fie la nivelul
materialului de bază atât din punct de veder e al masei produsului cât și din punct de vedere
estetic.
Pentru îndepărtarea supraînălțării se utilizează un biax sau o freză cu dicuri. [12]

2.8 Calculul/alegerea parametrilor tehnologi ci ai regimului de sudare

Pentru a elabora o tehnologie de sudare este necesar:
 să se cunoască parametrii thnologici de sudare
 factorii ce acționează asupra parametrilor
 influența fiecărui parametru în parte asupra geometriei cusăturii.
Pentru cala culul tehnologiei de sudare se pot folosi următoarele corelații dintre
parametrii tehnologici pentru variantă de sudare MAG cu transferul materialului în short -arc
pentru stratul de rădăcină

Proiect de Diploma
27
 Corela ția dintre curentul de sudare 𝐼𝑠 și diametrul s ârmei electrod 𝑑𝑒:
𝐼𝑠=125 .5∗𝑑𝑒−32.25 [A]; (2.58)
𝐼𝑠=125 .5∗1.2−32.25 [A]=118.35 (2.59)
𝐼𝑠=120 [𝐴]

 Corela ția dintre tensiunea arcului 𝑈𝑎 și curentul de sudare 𝐼𝑠 dată de rela ția:
𝑈𝑎=14+0.05∗𝐼𝑠 [V]; (2.60)
𝑈𝑎=14+0.05∗120 =20[V] (2.61)
𝑈𝑎=20[V];

 Corela ția dintre curentul de sudare 𝐼𝑠 și lungimea liber ă a arcului 𝑙𝑙:
𝑙𝑙 este cuprins ă între 7 și 14 [mm] deoarece curentul de sudare este cuprins între 50
si 150 de [A];

 Corela ția viteze i de sudare 𝑣𝑠 și ceilal ți parametrii tehnologici care se stabilesc
conform metodologiei folosite la celalte procedee de sudare:
ρ *(k*𝑣𝑠 )=127.8 -31.7
𝑑𝑒+135
𝑑𝑒2 (2.62)
7.8*(6.912* 𝑣𝑠 )=127.8 -31.7
0.12+135
0.122 (2.63)
7.8*(30.15* 𝑣𝑠 )= 9238.6 (2.64)
𝑣𝑠 =9238 .6
7.8∗30.15=39.2 [cm/min ] (2.65)

În care
k=𝐴𝑡∗4
𝜋*𝑑𝑒2 (2.66)
k=0.753∗4
𝜋*1.22=30.15 (2.67)
𝐴𝑡=de*Dprodus*π=0.12*80*π=30.15 (2.68)

 Debitul de gaz Q:
Q=(10 -15)*𝑑𝑒[l/min] (2.69)
Q=15*1.2=18 [l/min] (2.70)

 Energia lineară introdusă în tehnologia de sudare :
𝐸𝑙=η∗𝑈𝑠∗𝐼𝑠
𝑣𝑠 (2.71)
𝐸𝑙=0.8∗20∗120
39.2 = 48.97[J/cm] (2.72)
𝐸𝑙=49[KJ/cm]

 Natura și polaritatea curentului de sudare se des fășoară exclusiv pentru sudarea
MAG în curent continuu cu ploaritate inversă.
Din calculele efectuate conform metodologiei rezultă următorii parametrii tehnologici
de realizare a operației de sudare în short arc prezentați în tabelul 2.9 .

Tabelul 2.9 Parametrii regimului de sudare short -arc.
curentul de
sudare
[A] tensiunea
arcului
[V] viteza de
sudare
[cm/min] Debitul de gaz
Q
[l/min] energia
lineară

120±10 20±2 40±2 18±1 49

Diacu R ăzvan -Ciprian
28
Pentru st raturile de umplere se folo șete transferul spray arc . Calculul parametrilor în
spray arc sunt:
 Corelația dintre curentul de sudare 𝐼𝑠 și diametrul sârmei electro d 𝑑𝑒 :

𝐼𝑠= -67*d e2+370*d e-78 [A]; (2.73)
𝐼𝑠=-67*1.22 +370*1.2 -78[A]=269.52 (2.74)
𝐼𝑠=270 𝐴 ;

 Corelația dintre tensiunea arcului 𝑈𝑎 și curentul de sudare 𝐼𝑠 data de relatia:
𝑈𝑎=14+0.05∗𝐼𝑠 +2[V]; (2.75)
𝑈𝑎=14+0.05∗270 =27.5 [V]; (2.76)
𝑈𝑎=28[V];

 Corelația dintre curentul de sudare 𝐼𝑠 și lungimea libera a arcului 𝑙𝑙:
𝑙𝑙 este cuprins ă între 15 si 25 [mm] deoarece curentul de sudare este cuprins între
150 si 500 de [A];
 Corelația vitezei de sudare 𝑣𝑠 și ceilalti parametrii tehnologici care se stabilesc
conform metodologiei folosite la celalte procedee de sudare: (Viteza short -arc 15 -30;
spray 30 50 cm/min)
ρ *(k*𝑣𝑠 )=37*d e2-402*d e+1177.5 -368
𝑑𝑒+163 .5
𝑑𝑒2 (2.77)
7.8*(30.15* 𝑣𝑠 )=37*0.122-402*0.12+1177.5 -368
0.12+163 .5
0.122 (2.78)
7.8∗ 30.15∗𝑣𝑠 =9417.29 (2.79)
𝑣𝑠 =9417 .29
7.8∗30.15=40.04 [cm/min ]=41 [cm/min] (2.80)

În care
k=𝐴𝑡∗4
𝜋*𝑑𝑒2 (2.81)
k=0.753∗4
𝜋*1.22=30.15 (2.82)
𝐴𝑡=de*Dprodus*π=0.12*80*π=30.15 (2.83)

 Debitul de gaz Q:
Q=(10 -15)*𝑑𝑒[l/min] (2.84)
Q=15*1.2 =18 [l/min] (2.85)
 Energia linear ă introdus ă în tehnologia de sudare :
𝐸𝑙=η∗𝑈𝑠∗𝐼𝑠
𝑣𝑠 (2.86)
𝐸𝑙=0.8∗20∗200
41 = 78.04[KJ/cm] (2.87)
𝐸𝑙=79[KJ/cm]

Din calculele efectuate conform metodologiei rezultă urmatorii parametrii tehnologici
de realiza re a operației de su dare în spray arc prezentați în tabelul 2.10.

Tabelul 2. 10 Paramet rii regimului de sudare spray -arc.
curentul de
sudare
[A] tensiunea
arcului
[V] viteza de
sudare
[cm/min] Debitul de gaz
Q
[l/min] energia
lineară

270±10 28±1 41±2 18±1 49

Proiect de Diploma
29
BIBLIOGRAFIE

[1] https://ro.wikipedia.org/wiki/Schimbător_de_căldură accesat la data de 11.11. 2017
[2] http://sedefcelik.com/pdf/p355gh.pdf accesat la data de 12.05.2018
[3] Conf .dr.ing. Dumitru Cicic , Curs Tehnologia Proceselor de Sudare, 2016
[4] http://www.scritub.com/tehnica -mecanica/APRECIEREA -SUDABILITATII –
OTELU6114211611.php accesat la data de 12.11.2017
[5] STAS 10221 -75
[6] SR EN ISO 9692 -1/2014
[7] Conf .dr.ing. Dumitru Cicic , Curs Inf ormatizarea și optimizarea Proceselor de Sudare,
2017
[8] Gh. Zgura, Tehnologia sud ării prin topire, 2007
[9] T. S ălăgean, Tehnologie Sudare Cu Arc, 1977
[10] Conf .dr.ing. Corneliu Rontescu , Curs Tehnologia sudării prin topire, 2016
[11] CATALOG SAF FRO Ductil Buzau
[12] D. Pău șan, Curs Prelucrări complementare, 2016