Capitolul I. SUDAREA MIG/MAG CU SÂRMĂ PLINĂ ȘI CU SÂRMA TUBULARĂ 1.1 Probleme generale la sudarea MIG/ MAG Sudarea cu sârmă tubulară reprezintă o… [311608]

Capitolul I. SUDAREA MIG/MAG CU SÂRMĂ PLINĂ ȘI CU SÂRMA TUBULARĂ

1.1 Probleme generale la sudarea MIG/ MAG

Sudarea cu sârmă tubulară reprezintă o variantă modernă a [anonimizat].

Sârma plină folosită în mod tradițional la acest procedeu de sudare este înlocuită de sârmă tubulară care conține în interior elemente cu diferite roluri în procesul de sudare: protector, dezoxidant, [anonimizat],etc [3,9].

Avantajele și dezavantajele aplicării procedeului MIG/ [anonimizat]:

Avantaje:

– grad de universalitate mare din punct de vedere al materialelor de bază;

– rata de depunere înaltă;

– viteză de sudare mare;

– cerințe relativ scăzute pentru sudor ( la sudarea oțelurilor nealiate și slab aliate);

– posibilități bune de mecanizare;

– aplicabilă la sudarea în poziție;

– cheltuieli de investiții relativ reduse ( la varianta standard );

– etc.

Dezavantaje:

-sensibilitate la defecte de legătură la începutul sudurii ( avansul sârmei demarează simultan cu începerea procesului de degajare a energiei );

– [anonimizat] a curgerii băii de metal topit în fața arcului electric;

– [anonimizat], a oțelurilor inoxidabile, a aluminiului;

– dificultăți la sudarea în atmosferă deschisă (curenți de aer )

-etc.

Domenii de aplicare:

– industrii utilizatoare de materiale metalice;

– construcții structuri metalice;

– construcții navale;

– recipiente;

– vehicule;

– mașini agricole;

– construcții feroviare;

– mașini agricole;

– recipienți sub presiune;

– construcții material rulant;

– construcții de poduri;

– mașini de decopertata;

– armament etc.

1.2. Instalații de sudare MIG/ MAG

Prezentarea sintetizată a instalației de sudare MIG/ MAG este făcută in figura 1.1.

Figura 1.1Componență instalații de sudare MIG/ MAG.

Elemente constructive :

1-alimentare cu energie electrică;

2-sursă de sudare;

3-rolă de sârmă;

4-sistem cu role pentru avans sârmă;

5-butelie de gaz;

6-sistem de răcire;

7-sârmă electrod;

8-furtun de gaz;

9-pistolet de sudare;

10-clemă de masă;

11-piesă de sudat;

12-cablu de masă;

13-duză de contact;

14-duză de gaz;

15-arc electric;

16-picătură de metal topit;

17-baia de metal;

18-sudură;

19-gaz de protecție

Surse de sudare:

– [anonimizat],

– permit autoreglarea (reglarea interioară ) arcului electric.

Clasificarea surselor de sudare MIG/ MAG:

– [anonimizat] ,[anonimizat],

– [anonimizat] – continuă,

– operare și în impulsuri,

– [anonimizat]-continuă,

– operare și în impulsuri.

Criteriile de alegere a surselor sunt sintetizate in tabelul 1.1.

Criterii de alegere a surselor MIG/ MAG

Tabelul 1.1

Durata activă:

– la sudarea semimecanizată : DA= 60 %

– la sudarea mecanizată : DA = 100 %

Sistemul de avans al sârmei

Sistemul de avans al sârmei trebuie să asigure o viteză constantă de pătrundere a sârmei în baia de metal topit.[anonimizat] ,[anonimizat]. În figura 1.2 se prezintă schema unui astfel de sistem de avans.

Figura 1.2. Sistemul de avans al sârmei

În figura 1.3 [anonimizat]. [anonimizat] cazuri că rola din partea superioară este presoare, iar cea din partea inferioară

este motoare.

Figura 1.3 Profil role de avans

Când se sudează cu sârmă tubulară, se utilizează un sistem de avans cu 4 role (figura 1.4)

Figura 1.4 Sistem de avans cu 4 role

Arzătorul – Cablul de legătură

Elementele unui arzător ( cap de sudare ) pentru MIG / MAG sunt prezentate în figura 1.5

1 –Mânerul arzătorului Figura 1.5Arzător – cap de legatură

2 – Corpul arzătorului

3 – Întrerupător

4 – Furtun ce conține cablul de curent, furtunurile de gaz și răcire, ghidajul pentru sârmă

5 − Duză de gaz

6 – Contact electric

7 – Duză de contact electric

8 – Izolație

9 – Ghidaj pentru sârmă ( spirală din oțel sau furtun din teflon pentru oțel inoxidabil, aliaj de aluminiu etc )

10 – Sârmă electrod

11 – Admisie gaz de protecție.

În timpul sudării, în arzător se produc temperaturi ridicate ( în jur de 700 0C), temperaturi ce conduc la uzarea acestuia , respectiv la aderarea de stropi. Pentru a prelungi durata de viață a elementelor arzătoarelor de sudare, acestea se răcesc cu apă. De menționat că amestecurile bogate în argon solicită termic arzătorul de sudare, mai puternic decât dioxidul de carbon.

Totodata duzele de contact asigură contactul electric la trecerea sârmelor prin ele . De aceea , diametrul interior al acestor duze este egal cu diametrul sârmelor de sudare + 0,2 mm, în cazul sârmelor din oțel, respectiv + 0,5 mm pentru sârmele din aluminiu.

Duzele de contact se confecționează din cupru electrolitic ( E- Cu) sau din cupru aliat : Cu Cr, Cu Cr Zr .Duza de contact se uzează în timp , se recomandă ca la fiecare schimbare a bobinei de sârmă ( ~ 15 kg) să se schimbe și duza de contact.

Costul duzei de contact este neglijabil față de cheltuielile cauzate de oprirea accidentală a unei instalații de sudare mecanizate sau robotizate .

Lungimea cablului de legătură (conține cablul de curent, furtunul de gaz, ghidajul pentru sârmă ,furtunul cu apă de răcire ) de la sursa de curent la capul de sudare (arzător ) trebuie să fie cât mai redusă (2 – 3 m ). La sârmele din oțel cu diametrul peste 1,2 mm se admite chiar 5 m [26,27].

Alimentarea cu gaz

Alimentarea cu gaz de protecție a posturilor de sudare se face prin :

– alimentare individuală din butelii;

– alimentare de la o rețea de distribuție prin intermediul unei

stații centrale .

Transportarea și stocarea în fază gazoasă în butelii sub presiune are avantajul unei mai mari manevrabilități facilitând utilizarea la posturi de sudare mobile sau dispersate . Buteliile se pot grupa în baterii , în vederea ușurării operațiilor de umplere și de transport , acestea fiind utilizate pentru alimentarea mai multor posturi de sudare .

Când consumul este foarte important , cel mai avantajos din punct de vedere economic este că gazul să se utilizeze în stare lichidă . În acest caz livrarea și stocarea se face în rezervoare izolate termic , la presiune scăzută .

Rezervoarele de stocare sunt legate prin intermediul unor evaporatoare la rețeaua de distribuție ce deservește un atelier sau o secție .

Pentru a se asigura un debit constant de gaz în timpul procesului de sudare , pe butelii , respectiv la fiecare post de lucru în cazul rețelei de distribuție cu gaz , se montează debitmetre .Se menționează faptul că pe butelie se montează întâi un reductor de presiune , după care se intercalează în circuitul gazului și debitmetrul . Debitmetrele sunt etalonate pentru fiecare gaz în parte . În figura 1.6. se prezintă un astfel de montaj .

Figura 1.6. Montaj debitmetru

Debitul de gaz depinde de tipul materialului de bază , de curentul de sudare, de tipul gazului și de poziția de sudare .

În figura 1.7 se indică diametrul duzei de gaz utilizate în funcție de debitul de gaz .

Figura 1.7 Corelare diametru duză de gaz – debit de gaz

Debitul de gaz depinde , în primul rând , de tipul de arc electric . Astfel , pentru un arc scurt ( short – arc ) se va avea în vedere un debit de 8 – 10 l / min , iar în cazul transferului prin pulverizare ( spray – arc ) debitul va fi de 15 –18 l / min. De menționat că trebuie avut în vedere și diametrul duzei de gaz .Cu cât acesta este mai mic , cu atât debitul de gaz trebuie să fie mai scăzut pentru a nu se produce turbulențe . De asemenea , în cazul arcului scurt , lungimea liberă este mai mică ( 10 – 15 mm ) ceea ce semnifică o protecție gazoasă mai eficientă . La arcul prin pulverizare , lungimea liberă fiind mai mare ( 17 – 25 mm ) se impune o creștere importantă a debitului de gaz [3].

1.3 Transferul de material la sudare

Forțe ce acționează asupra capătului sârmei (figura 1.8.)

Figura 1.8 schematizează forțele ce acționează asupra capătului sârmei

Figura 1.8 Definire forțe ce acționează asupra capătului sârmei.

G – forța gravitațională

P – forța electromagnetică ( Pinch )

Fp – forța dinamică a jetului de plasmă

S – tensiunea superficială

F – forța arcului electric

Forța gravitațională G , forța electromagnetică P și cea dinamică a jetului de plasmă Fp favorizează desprinderea picăturilor , iar forța tensiunilor superficiale S și cea a arcului A se opun desprinderii picăturilor .

Forța gravitațională G –este proporțională cu mărimea picăturii . La curenți mici , picăturile sunt mari , iar la curenți mari apare un transfer cu picături fine (spray arc ) și forța gravitațională este scăzută.

Forța electromagnetică P – Curentul de sudare produce o forță electromagnetică care acționează la extremitatea topită a sârmei . Această forță ușurează desprinderea picăturilor . Această forță depinde de curentul de sudare și de densitatea lui și ea variază în funcție decompoziția gazului de protecție .

Forța tensiunilor superficiale S – Tensiunea superficială a metalului topit de la capătul sârmei variază cu intensitatea curentului de sudare . La curenți mici efectul de constrângere este foarte scăzut și tensiunea superficială are valoare maximă . Dacă curentul depășește o valoare critică , fenomenul de constrângere datorat forței electromagnetice este prezent și tensiunea superficială scade .

Adăugarea de cantități scăzute de oxigen în gazul de protecție are ca efect reducerea tensiunii superficiale , ușurând transferul picăturii de metal topit .

Forța arcului A – se opune desprinderii picăturilor . Adăugarea de oxigen la argon ușurează eliberarea electronilor de pe suprafața piesei (catod ) . Eliberarea electronilor scade forța arcului ,îmbunătățind transferul .

Tipuri de transfer (tipuri de arc electric)

Tipurile de transfer sunt exemplificate în figura 1.9( a și b ), iar corelările U-I în figura 1.10.

Figura 1.9 a) Exemplificare tipuri de transfer

Figura 1.9 b) Exemplificări tipuri de transfer

La sudarea MIG / MAG se utilizează diferite tipuri de transfer ( tipuri de arc electric ) .Alegerea tipului de arc electric se face în funcție de :

– tipul gazului protecție

– grosimea materialului de bază de sudat

– poziția de sudare.

Arcul scurt ( short arc ).

– la table subțiri

– la sudarea la poziție cu puteri reduse ale arcului

– sudarea rădăcinii

– transfer prin scurtcircuit , cu stropire redusă .

Arcul intermediar

– putere medie a arcului

– grosime medie

– amestecuri bogate în argon

– transfer cu picături mari , parțial cu scurtcircuite

– stropire mai redusă decât la sudarea cu arc lung ( în dioxid de carbon ) .

Arcul lung – la sudarea în dioxid de carbon a tablelor groase utilizând curenți mari. Transferul de material are loc cu o stropire intensă , iar stropii sunt aderenți .

Figura 1.10 Corelare U – I

Arcul spray( prin pulverizare )

Asigură rate de depunere ridicate și viteze mărite de sudare în cazul sudării tablelor groase utilizând amestecuri de gaze bogate în argon .Transferul de material se desfășoară cu picături fine ,fără scurtcircuite , iar stropirea este foarte redusă [3,9].

Modul de desprindere a picăturii – figura 1.11

Figura 1.11 Desprindere picătură

Arcul de putere ridicată

– pentru rate de depunere și viteze de sudare mari utilizând amestecuri speciale cu baza argon cu adaosuri de heliu .În funcție de compoziția gazului apar diferite tipuri de arc și forme de transfer ale materialului cum ar fi :

– arc scurt de putere ridicată ( HL – KLB ) ,

– arc rotitor ( RLB )

Arcul electric în impulsuri

– utilizabil în toate domeniile de putere , la sudarea MIG sau MAG în gaze de protecție bogate în argon

– se recomandă , în special , în domeniul arcului intermediar

– transferul de material are loc fără scurtcircuite , cu formarea unei picături pe impuls

– stropirea este cea mai redusă în comparație toate tipurile de transfer

– transferul în impulsuri este imposibil în dioxid de carbon .

Alimentarea arcului de sudare în curent pulsat oferă avantajele precum:

– reducerea cu 50 – 60 % a energiei termice induse în componente,

cu implicații în :

– reducerea consumului de energie electrică ;

– micșorarea ZIT – ului ;

– reducerea deformațiilor ;

– scăderea secțiunii rostului .

– minimalizarea influenței factorului uman asupra calității sudurii ;

– permite extinderea domeniului de aplicabilitate ( la grosimi mici , în diverse poziții etc .)

– posibilitatea utilizării sârmelor cu cele mai mari diametre deoarece există posibilitatea funcționării cu densități mici ale curentului de sudare ,

– diminuarea costului metalului de adaos ,

– reducerea riscului de lipire a sârmei electrod ,

– posibilitatea utilizării sudarea la poziție (alta decât cea orizontală ) a sârmelor tubulare (bazice sau cu pulberi metalice ) , ceea ce poate conduce la înlocuirea treptată a sudării cu electrozi înveliți ;

– eliminarea stropilor .

În tabelul 1.2 se prezintă principalele caracteristici și domeniul de aplicare pentru fiecare mod de transfer al picăturilor [3].

Corelare mod de transfer − caracteristici − domenii de aplicare Tabelul 1.2

1.4 Parametrii de sudare

Curentul de sudare

Curentul de sudare se alege în funcție de :

varianta de sudare ;

grosimea materialului de bază de sudat ;

diametrul sârmei electrod ;

poziția de sudare .

Condiția pentru a avea un arc stabil este ca viteza de avans a sârmei să fie egală cu viteza de topire a acesteia .

În tabelul 1.3 se prezintă limitele pentru curenții de sudare în funcție de diametrul sârmei electrod.

Corelare diametru sârmă – curent de sudare Tabelul 1.3

Tensiunea arcului

Se alege în funcție de :

gazul de protecție ;

curentul de sudare ;

poziția de sudare ;

geometria îmbinării .

De obicei , tensiunea arcului este cu 2 – 3 V mai mare în cazul amestecurilor de gaze de protecție față de cea utilizată la sudarea în CO2 .

Dacă tensiunea arcului este mare , atunci crește lungimea arcului , lățimea depunerii este mai mare, iar pătrunderea este mai mică . De asemenea , baia de metal devine mai fluidă , iar la sudarea MAG se produce o ardere intensă a elementelor de aliere .

Viteza de sudare

Se alege în funcție de :

varianta de sudare ;

mod de sudare ( mecanizat sau nu ) .

Pentru sudarea semimecanizată , viteza de sudare nu depășește 40 cm / min .

Polaritatea

De obicei , la sudarea MIG /MAG , se utilizează curentul continuu , polaritatea fiind inversă ( polul + se leagă la sârma electrod ) .

Se utilizează polaritatea inversă pentru că :

– stabilitatea arcului este mai bună ;

– pătrunderea crește ;

– stropirea este mai redusă .

În cazul în care procedeul MIG / MAG se utilizează la încărcări de suprafețe , atunci se utilizează polaritatea directă (polul – se leagă la sârma electrod ) .

Debitul gazului de protecție

În cazul sudării oțelurilor , debitul de gaz se alege astfel :

pentru sudarea cu arc scurt : 10 –15 l / min ;

pentru sudarea cu arc prin pulverizare : 15 – 20 l / min .

Trebuie avut în vedere și diametrul duzei de gaz . Cu cât acesta este mai mic , cu atât debitul gazului trebuie să fie mai scăzut pentru a nu se produce turbulențe .

Lungimea liberă

Lungimea liberă se alege în funcție de tipul arcului electric . Astfel , pentru arcul în scurtcircuit se alege o lungime liberă de 10 – 15 mm ( figura 1.12 ) , iar pentru arcul prin pulverizare lungimea liberă va fi de 20 – 25 mm (figura 1.13 ) .

Figura 1.12 Lungimea liberă pentru arcul în scurtcircuit

Figura 1.13 Lungimea liberă pentru arcul prin pulverizare

Materiale pentru sudare

La sudarea MIG / MAG materialele pentru sudare sunt combinații sârmă – gaz de protecție [19].

Sârme pentru sudare

Sârmele utilizate la sudarea MIG / MAG trebuie să aibă o compoziție corespunzătoare , avându-se în vedere pierderile elementelor de aliere datorită oxidării la temperatura arcului electric. Dioxidul de carbon ( CO2 ) se descompune în monoxid de carbon (CO ) și oxigen ( O2 ) .

Carbonul din baia de metal topit reacționează cu oxigenul astfel produs, formând pori în îmbinarea sudată . Pentru evitarea acestei reacții nedorite , sârma trebuie să conțină elemente dezoxidante care să elimine oxigenul . Cele mai multe sârme sunt aliate cu siliciu și mangan , aceste elemente combinându – se cu oxigenul și formând o peliculă de zgură , ce se separă la suprafața metalului topit . Unele sârme mai conțin , în afară de siliciu și mangan , mici cantități de aluminiu și titan .

Pierderile de siliciu și mangan sunt datorate reacțiilor cu gazul de protecție

În general , sârmele pentru sudarea MAG conțin în medie 0,1% C și 0,8 până la 1,2% Si . Prezența unei cantități mai mari de Si în condiții normale de sudare poate avea ca efect un conținut mai mare în metalul depus prin sudare care poate duce la apariția pericolului de fisurare la cald atunci când conținutul de mangan este scăzut .

În cazul transferului cu o frecvență mare a picăturilor ( amestecuri bogate în argon ) , datorită atât timpului scurt cât durează desprinderea picăturii , cât și gradului mai redus de oxidare a gazului de protecție , are loc o ardere mai limitată a elementelor de aliere .

Elementele de aliere ale sârmelor utilizate la sudarea MIG / MAG se împart în " active" și "stabile". Împărțirea se face după modul cum reacționează acestea cu atmosfera oxidantă a arcului electric și proporția în care se pierd la transferul metalului în sudură .

Elementele active , care produc ușor reacții în baia de metal topit sunt : C ,Al ,Z r , Și , V , Mn , Nb acestea se pierd în mare măsură în timpul operației de sudare .

Elementele stabile , care se transferă în mare măsură din sârmă, în îmbinarea sudată sunt : C r , Mo , P , S , Co , Ni , Cu .

Elementele active la sudarea cu gaze oxidante ( de exemplu CO2 ) se transferă în metalul depus prin sudare în proporție de 30 –70 % din compoziția sârmei , pe când elementele stabile se regăsesc prin transfer în proporție de 90 – 100 % în îmbinarea sudată .

Condițiile de clasificare a sârmelor pline destinate sudării în medii de gaze protectoare a oțelurilor nealiate și cu granulație fină sunt stabilite de SR EN 440 : 1996 .Clasificarea se face în funcție de compoziția chimică a sârmei așa cum se poate vedea în tabelul 1.4 [3].

Clasificarea sârmelor pline Tabelul 1.4

Exemplu de notare : o depunere prin sudare în mediu de gaz protector cu electrod fuzibil , având limita de curgere mai mare de 460 N / mm2 ( 46 ) și valoarea medie a energiei minime la încovoiere prin șoc de 47 J la – 30 0C ( 3 ) , obținută în amestec de gaze ( M ) , utilizând sârma G3Si1 , se notează : EN 440 – G 46 3 M G3Si1.

Sârmele pline , destinate sudării cu arc electric a oțelurilor inoxidabile și rezistențe la temperaturi ridicate , sunt clasificate în EN 12072 .Exemplu de simbolizare :

EN 12072 – G 19 12 3 L

EN 12072 – numărul standardului ,

G – sârmă pentru sudare MIG / MAG ,

19 12 3 – simbol pentru compoziția chimică a sârmei electrod

Pentru exemplul de mai sus :

19 – conținutul mediu de crom ,

12 – conținutul mediu de nichel ,

3 – conținutul mediu de molibden ,

L – conținut scăzut de carbon ( sub 0,03 % ) .

Sârmele tubulare pentru sudare destinate sudării oțelurilor și fontelor semimecanizat sau mecanizat.

Din punct de vedere constructiv există :

sârmă tubulară cu profil de închidere simplu sudat ( figura 1.14.a )

sârmă tubulară cu profil de închidere simplu , cap la cap ( 1.14.b )

sârmă tubulară cu profil de închidere simplu cu marginile suprapuse (figura 1.14.c )

sârmă tubulară cu profil de închidere simplu cu îndoirea unei margini (figura 1.14.d)

sârmă tubulară cu profil de închidere simplu cu îndoirea ambelor margini (figura1.14.e)

sârmă tubulară cu profil de închidere dublu ( figura 1.14.f ) .

Figura 1.14 Sârmă tubulară. Variante

Date mai complexe referitoare la ST sunt prezentate în Capitolul 2.

Clasificarea sârmelor tubulare conform SR EN 758 cuprinde caracteristicile metalului depus cu o sârmă tubulară și o combinație corespunzătoare de gaz de protecție după cum se indică în continuare .

Exemplu de notare :

O sârmă tubulară ( T ) pentru sudare cu arc electric în mediu de gaz protector depune un metal având o limită de curgere minimă de 460 N /mm2 ( 46 ) și o valoare a energiei minime de rupere la încovoiere prin șoc de 47 J la – 30 C0 (3) , cu o compoziție chimică de 1,1 Mn și 0,7 % Ni ( Ni ) .

Sârma tubulară cu miez bazic (B) a fost încercată în mediu protector de amestecuri de gaze ( M ) și poate fi utilizată la sudarea în poziție orizontală cu sudură cap la cap și în poziție orizontală cu sudură în colț ( 4 ) . Conținutul de hidrogen este de max . 5 ml / 100 g metal depus ( H5 ).

Sârmă tubulară EN 758 – T 46 3 1Ni B M 4 H 5

STAS 11019 – 85 se referă la sârma trefilată din aluminiu și aliaje de aluminiu utilizată ca material de adaos pentru sudare. Simbolizarea mărcilor se face cu litera S ( prescurtarea de la sudare ) , urmată de simbolul chimic al aluminiului și de simbolurile chimice ale principalelor elemente de aliere în ordine descrescătoare .

Exemplu de notare :

Sârmă S Al Mg 3 – Ø 3,2 x 350 – STAS 11019 – 85 .

Gaze de protecție

SR EN 439 : 1996 clasifică gazele de protecție în conformitate caracteristicile chimice ale acestora , clasificarea constituind o bază pentru certificarea combinațiilor dintre gazul de protecție și sârma electrod . Standardul prezintă exemple de notare și totodată stabilește caracteristicile de bază ale gazelor .

Grupele de clasificare sunt :

R : amestecuri de gaze reducătoare ,

I : gaze inerte și amestecuri inerte ,

M : amestecuri oxidante conținând O2 , CO2 sau ambele ,

C : gaze și amestecuri puternic oxidante ,

F :gaze nereactive sau amestecuri de gaze reducătoare.

Proprietăți ale componentelor gazelor:

Argon

gaz inert , nu reacționează cu materialul de bază ;

mai greu ca aerul ; protejează metalul topit de acțiunea aerului ;

este ușor de ionizat ; amorsarea procesului de sudare fiind mai ușoară ;

Heliu

gaz inert , nu reacționează cu materialul de bază ;

mai ușor ca aerul fiind necesare debite mai mari pentru protecția băii de metal topit ;

potențial de ionizare ridicat : dificultăți la amorsarea arcului ;

potențial de ionizare ridicat : tensiuni ale arcului mai mari ;

conductivitate termică și potențial de ionizare ridicate : aport de căldură mai ridicat în metalul de bază ;

aport de căldură sporit ;

umectare mai bună ;

pătrundere mai lată ;

suprafață mai plană ;

viteză de sudare mai mare ( uneori ) .

Dioxid de carbon

– gaz activ ( efect oxidant ) ;

– stabilizează arcul electric ;

– este mai dens decât aerul protejând bine metalul topit ;

– se disociază în spațiul arcului în CO și O rezultând o creștere de volum care conduce la o protecție mai bună a metalului topit ;

– la disocierea completă se produce oxidare și ,eventual, carburare în mică măsură ;

– potențial de ionizare ridicat ;

– amorsare dificilă ;

– transfer de căldură îmbunătățit ;

– recombinarea CO + O în CO2 ;

– eliberare intensă de căldură ;

– pătrundere mai lată , mai sigură ;

– recombinarea și tensiune mare de sudare conduc la viteze de sudare mai mari ;

– componentă importantă în amestecurile folosite pentru reducerea sensibilității formării porilor ;

– stropire mai intensă , în special la sudarea cu arc lung , odată cu creșterea conținutului de CO2 ;

– cu creșterea conținutului de CO2 se intensifică formarea de zgură ca urmare a efectului oxidant.

Oxigen

– gaz activ , cu efect puternic oxidant ( de două până la trei ori mai intens ca CO2 ) ;

– efect stabilizator al arcului electric ;

– reduce tensiunea superficială , conducând la o stropire redusă , iar depunerile sunt foarte plate;

– gaz de protecție foarte sensibil la formarea porilor ;

– potențial de ionizare redus ;

– tensiunea arcului mică ;

– aport termic redus .

Hidrogen

gaz activ ( efect reducător ) ;

potențial de ionizare și conductivitate termică ridicate, producând o încălzire puternică a metalului de bază ;

arcul electric este strangulat de către H2, rezultând un arc cu densitate mare de energie ;

aportul termic ridicat și strangularea arcului conduc la creșterea vitezei de sudare ;

risc de formare fisuri și pori la oțeluri nealiate ;

risc de formare a porilor la sudarea oțelurilor austenitice Cr –Ni, cu creșterea conținutului de H2 .

Azot

gaz reactiv , deci reacționează cu metalul la temperaturi ridicate , iar la temperaturi scăzute are comportare inertă ;

formare de pori la sudarea oțelurilor ;

duce la durificarea oțelurilor ( îmbătrânire ) , în special la cele cu granulație fină ;

reduce ferita din oțelurile austenitice , fiind formator de austenită .

Gaze utilizate la sudarea MAG a oțelurilor carbon

Argon – Ar

arc electric instabil și zgomotos ;

aspect mai puțin plăcut al depunerilor ( pori ,crestături marginale , supraînălțare excesivă solzi puternic conturați ) ;

Ar + O2

– capacitate mărită de umplere a rostului .

Amestecuri Ar + până la 5% O2 :

pătrundere insuficientă la sudarea vertical ascendentă ;

sensibilitate mărită la formarea de pori .

Amestecuri Ar + ( 8 – 12 ) % O2 :

la sudarea tablelor murdare și cu țunder ;

scăderea pătrunderii la sudarea vertical descendentă ;

intensificarea formării de zgură ;

la peste 8 % O2 suprafața îmbinării devine ca " arsă " .

CO2

la sudarea cu arc scurt ,în special ;

stropirea crește semnificativ cu creșterea vitezei de avans a sârmei ;

realizarea de îmbinări cu porozitate redusă ;

cantitate mare de zgură .

Amestecuri Ar + CO2

cel mai utilizat amestec de acest tip este cel ce conține 18% CO2 , restul fiind Ar , acest amestec fiind un compromis între avantajele dioxidului de carbon ( CO2 ) și stropirea redusă a amestecurilor Ar – O2 ;

în industria constructoare de autovehicule , unde trebuie redusă cantitatea de zgură , tendința este de reducere a ponderii CO2 în amestecuri ,ceea ce duce și la reducerea stropilor ;

la sudarea tablelor ruginite , cu țunder sau unse , se recurge la creșterea conținutului de CO2 până la 25 % pentru reducerea tendinței de formare a porilor ;

la sudarea tablelor pasivate din domeniul naval se utilizează amestecuri cu până la 40 % CO2 , care asigură realizarea de îmbinări fără pori ( deși există soluția clasică de sudare în CO2 cu sârmă plină sau tubulară ) .

Amestecuri Ar +O2 + CO2

scopurile acestor amestecuri :

stropire redusă ( ca la Ar + O2 ) ,

porozitate redusă

viteze de sudare mari ,

– pătrundere sigură că la CO2 .

Amestecuri 80% Ar + 15 % CO2 + 5 % O2 :

destinate sudării tablelor murdare , cu țunder ,ruginite ,de grosime mare ;

tendința actuală : CO2 : (10 – 15 ) % ; O2 : ( 3 – 6 ) % ; restul Ar .

Amestecuri Ar + ( 3 – 6 ) % CO2+ ( 1 – 4 ) % O2 :

la sudarea tablelor curate ;

stropire foarte redusă ;

cantitate redusă de zgură datorită conținutului scăzut de elemente active ( CO2 , O2) ;

sensibilitatea la formare de pori crește .

Amestecuri Ar + He + O2 +CO2 :

la sudarea cu rate mari de depunere ;

adausul de heliu îmbunătățește capacitatea de umectare a metalului ;

depunerile sunt mai late datorită heliului.

Gaze utilizate la sudarea MIG / MAG a oțelurilor înalt aliate Cr-Ni

Argon – Ar

arc instabil în absența elementelor oxidante ;

baie metalică foarte vâscoasă ;

depuneri neregulate .

Amestecuri Ar – O2

O2 = ( 1 – 3 ) % pentru stabilizarea arcului ;

aport termic redus ;

grad de oxidare ridicat ;

sensibilitate la formare de pori datorită oxigenului ;

aportul termic redus poate fi compensat prin adaos de heliu (se îmbunătățește capacitatea de umectare și permite viteze de sudare mai mari ) ;

peste 3% oxigen se utilizează mai rar pentru că se produce o oxidare puternică a suprafețelor și se formează zgură ce se elimină greu .

Amestecuri Ar – CO2

pentru stabilizarea arcului se utilizează între 0,05 și 5 %de CO 2 ;

se îmbunătățește capacitatea de umectare ;

crește fenomenul de oxidare al suprafețelor (dar este mai redus față de amestecurile Ar – O2) ;

viteza de sudare se poate mări dacă se adaugă heliu ,

în arcul electric o parte din CO2 se descompune în carbon și oxigen , iar o mică parte din carbon intră în metalul topit producând o ușoară carburare care nu produce însă coroziune intercristalină .

Amestecuri Ar – CO2 – H2

utilizate mai rar ;

asigură o stabilitate ridicată a arcului la sudarea cu arc scurt ,

se asigură o pătrundere bună ,

se pot utiliza viteze de sudare mari ,

creșterea puterii arcului duce la o porozitate excesivă în îmbinare .

În tabelul 1.5 se prezintă indicații de utilizare pentru diferite gaze de protecție destinate la sudarea MIG / MAG a oțelurilor Cr – N i .

Indicații de utilizare pentru diferite gaze de protecție la sudarea MIG/ MAG oțeluri Cr-Ni

Tabelul 1.5

Pregătirea componentelor pentru sudare

Pregătirea pieselor din oțel

Atât zonele rosturilor cât și cele adiacente acestora ( pe o lățime de 10-15 mm) vor fi bine curățate de urme de ulei , grăsime , vopsea , oxizi , țunder , până la luciu metalic .Pregătirea tehnologică pentru sudare se va face prin prelucrare mecanică sau prin tăiere termică urmată de polizare ( la oțeluri carbon și nealiate ) [3,8,10].

Tipurile de pregătire a pieselor de îmbinat de oțel pentru sudare cu arc electric în mediu de gaz protector sunt cele menționate în SR EN ISO 9692 .

Pregătirea pieselor din aluminiu și aliaje de aluminiu

Forma și dimensiunile rosturilor utilizate la îmbinarea prin sudare a pieselor confecționate din aluminiu și aliaje de aluminiu sunt prezentate în SR EN ISO 9692 – 3 .

Pregătirea pieselor din cupru și aliaje de cupru

În cazul sudării cuprului și a aliajelor de cupru , formele și dimensiunile rosturilor pentru sudare cu arc electric în mediu de gaz protector sunt stabilite prin STAS 9830 – 87 , care nu are încă echivalent obținut prin armonizare, de la nivel internațional sau european

Proceduri de sudare

Realizarea produselor în construcție sudată se face de către personal calificat , utilizând proceduri de sudare calificate componente ale manualului de asigurarea calității.

Calificarea procedurilor de sudare pentru procedeul MIG / MAG se face în conformitate cu EN ISO 15614 , după cum urmează :

partea 1 pentru oțeluri și nichel și aliaje de nichel ;

partea 2 pentru aluminiu și aliaje de aluminiu ;

partea 5 pentru titan , zirconiu și aliajele lor ;

partea 6 pentru cupru și aliaje de cupru .

Specificațiile procedurilor de sudare sunt necesare în scopul stabilirii unei baze bine definite pentru planificarea operațiilor de sudare și pentru controlul calității acestora în timpul sudării .

Procedura de sudare este o succesiune specificată de acțiuni care trebuie să fie urmate în cazul executării unei suduri , incluzând referirea la materiale ( de bază și pentru sudare) ,pregătire preîncălzire (dacă este necesară ) , metoda de sudare și controlul sudării și tratamentul termic după sudare ( dacă este relevant ), precum și echipamentul necesar care trebuie utilizat .

Documentul care prevede în detaliu variabilele necesare unei aplicații specifice pentru asigurarea repetabilității este specificația procedurii de sudare ( WPS ) .

Valoarea curentului de sudare pentru un anumit diametru al sârmei electrod este limitată inferior de asigurarea stabilității arcului electric , de obținerea puterii de topire uniformă și stabilă a sârmei , respectiv de topirea materialului de bază pentru asigurarea pătrunderii și a evitării defectelor din îmbinarea sudată ( lipsa de pătrundere , lipsa de topire , pori ) .

Căldura latentă necesară topirii sârmei se obține preponderent din căldura dată de arcul electric , iar pe de altă parte din efectul Joule – Lenz la trecerea curentului electric prin capătul liber a sârmei . În cazul sârmelor cu diametru foarte mic ( sub 1,0 mm) efectul Joule – Lenz are o pondere mai mare, ceea ce asigură o topire stabilă a sârmei la puteri mai reduse ale arcului electric , deci curenți de sudare mai mici. Altfel spus la un curent de sudare dat, puterea de topire a sârmei este mai mare la sârme subțiri decât la sârme groase.

În ceea ce privește limitarea superioară a curentului , aceasta este determinată la rândul ei de asigurarea stabilității transferului de metal , respectiv a controlului procesului de sudare . Dacă valoarea curentului de sudare pentru un diametru dat depășește o anumită limită se produce perturbarea fenomenului de transfer a picăturii ( prin pulverizare ) cu degenerarea într – un proces necontrolabil , așa numitul transfer cu arc rotitor care se răsfrânge asupra dinamicii picăturii de metal . Încălzirea puternică pe o lungime mai mare a capătului liber al sârmei prin efect Joule determinată de valoarea mare a curentului de produce plastifierea acestuia , care sub acțiunea forțelor din arcul electric antrenează capătul liber într – o mișcare de rotație necontrolabilă , greu de stăpânit , însoțită de stropiri foarte puternice , respectiv de pericol mare de apariție a defectelor de tipul lipsei de topire , făcând foarte dificil controlul procesului de sudare .

1.8. Aplicații și probleme tipice

În tabelul 1.6 sunt prezentate regimuri de sudare MAG cu sârmă plină recomandate la sudarea oțelurilor carbon și slab aliate , cu grosimi cuprinse între 0,5 și 6,5 mm , sudare cu arc scurt , poziții PA și PB , îmbinări cap la cap și în colț ,gaz de protecție CO2 .

Regimuri de sudare MAG cu sârmă plină I Tabelul 1.6

În tabelul 1.7 sunt prezentate regimuri de sudare MAG cu sârmă plină recomandate la sudarea oțelurilor carbon și slab aliate , cu grosimi cuprinse între 0,5 și 6,5 mm ,sudare

cu arc scurt ,poziția PG , îmbinări cap la cap și în colț , gaz de protecție CO2 .

Regimuri de sudare MAG cu sârmă plină II Tabelul 1.7