În procesul frecare – uzare frecarea este permanentă,iar uzarea se produce aleatoriu. Frecarea reprezintă procesul de interacțiune moleculară și… [308756]

1. [anonimizat],iar uzarea se produce aleatoriu.

[anonimizat],[anonimizat],frecarea poate fi:uscată și în prezența lubrifiantului.Toate aceste tipuri de frecare duc la fenomenul de uzare.

[anonimizat], distructiv, [anonimizat]. [anonimizat]:[anonimizat], [anonimizat].

Uzura de adeziune se produce la toate formele de frecare atunci când suprafețele conjugate nu mai sunt separate complet de lubrifiant. [anonimizat]-se un coeficient de frecare ridicat și o valoare mare a intensității uzării. O consecință a [anonimizat], [anonimizat] a materialului.

Uzarea de abraziune este provocată de prezența particulelor dure ale unuia din materialele în contact. Această uzare este de natură pur mecanică și se recunoaște prin urmele lăsate prin microașchiere de către părțile ascuțite ale particulei dure pe direcția de mișcare. [anonimizat]-așchierea suprafețelor în contact.

Uzarea de oboseală este rezultatul unor solicitări ciclice a [anonimizat] a [anonimizat], ciupituri sau exfolieri. [anonimizat].

Uzarea de impact se datorește unor lovituri locale repetate și apare atunci când împreună cu alunecarea sau rostogolirea are loc un impact compus. [anonimizat]: [anonimizat].

[anonimizat] a factorilor chimici ai mediului și a solicitărilor mecanice.

2. Metode de apreciere a uzarii

2.1. Metode discontinue de determinare a uzurii

Aceste metode permit determinarea directă a uzării pieselor după demontarea lor din ansamblul din care fac parte. Din această categorie fac parte:

[anonimizat]-[anonimizat]-[anonimizat], optice și pneumatice etc.

Prin metodele micrometrice se determină suma uzărilor și a [anonimizat] : [anonimizat], ovalitățile etc.

[anonimizat], [anonimizat]. Amprentele sunt executate cu ajutorul unor poansoane cu diamant sub formă de piramidă prin presare sau prin executarea unei cavități cu ajutorul unui cuțit cu vârf de diamant,sub forma unei piramide cu trei laturi.Uneori metoda are dezavantajul că la executarea amprentei se înregistrează totodată deformări plastice ale stratului imediat vecin. Metoda se recomandă pentru determinarea uzării pieselor mici, a căror configurație nu permite utilizarea altei metode de măsurare

Metodele profilografice care presupune ridicarea profilogramei suprafeței de frecare înainte și după o anumită perioadă de funcționare, uzarea fiind determinată de distanța dintre cele două profilograme

2.2 Metode continue de determinare a uzurii pieselor

Metodele continue permit determinarea uzării pieselor în timpul funcționării lor, înlăturându-se necesitatea opririi mașinii, in scopul demontării lor. Prin aceste metode se obțin indicații rapide asupra comportării la uzare și a evoluției proceselor de uzare în condiții reale de exploatare a suprafețelor de frecare. Dintre aceste metode se menționează:

Metodele chimice care constau în determinarea masei particulelor metalice provenite din uzarea suprafețelor de frecare și antrenate de lubrifiant sau depuse în cratere. Metoda se recomandă pentru aprecieri comparative, deoarece nu permite determinarea repartiției uzării pe suprafețele de frecare ale pieselor timpul determinărilor fiind relativ mare.

Metoda izotopilor radioactivi. Determinarea uzării se bazează pe introducerea de substanțe radioactive în piesele cercetate și în înregistrarea cu ajutorul unui contor, a numărului de impulsuri produs de particulele de substanță radioactivă, antrenate odată cu produsele uzării de către lubrifiant. Creșterea uzării este proporțională cu mărimea radioactivității lubrifiantului, convertirea se face prin folosirea unei unități etalon.

2.3. Stabilirea limitelor admisibile ale uzărilor

Caracteristicile de bază ale unei piese sau ansamblu (dimensiuni, calitatea suprafe-țelor, jocuri, strângeri etc) pot fi: normale, admisibile sau limită.

Caracteristicile normale sunt acelea care se încadrează în condițiile prescrise în documentația tehnică.

Caracteristicile admisibile sunt acelea la care piesele pot fi reutilizate fără nici o recondiționare urmând a funcționa în condiții satisfăcătoare până la reparația capitală.

Uzările sau jocurile limită,denumite și maxime admise,nu mai corespund unei bune funcționări.

Limitele de uzare se stabilesc pe baza unor criterii și anume: criteriul funcțional sau tehnologic, criteriul recondiționabilității, criteriul economic și criteriul tehnic.

Criteriul funcțional denumit și criteriul tehnologic se aplică la piese sau ansambluri care după o anumită perioadă de funcționare cu toate că ritmul de uzare se menține același sau scade nu mai realizează indicii funcționali ai procesului de lucru.

Criteriul recondiționabilității se explică prin faptul că unele organe de lucru pot fi utilizate până la un anumit grad de uzare,a cărui intensitate se menține constantă fără a apărea uzarea de avarie înrăutățindu-se indicii calitativi în așa fel încât piesele respective nu mai pot fi recondiționate impunându-se înlocuirea lor.

Criteriul economic consideră ca uzare limită,momentul în care consumul de energie, consumul de ulei la motoare etc. depășesc anumite valori ceea ce duce la creșterea exagerată a cheltuielilor de producție. Toate aceste pierderi și consumuri suplimentare se datoresc uzării peste o anumită valoare a unor piese care influențează direct funcționarea mașinilor,utilajelor și instalațiilor.

Criteriul tehnic permite stabilirea limitelor de uzare, având la bază rezistența materia-lului piesei, sarcinile care solicită piesa,condițiile de frecare ale suprafețelor în contact, solicitările termice etc.

3. Metode si procedee de reconditionare

Datorită uzării pieselor se modifică valoarea numerică a jocurilor îmbinărilor mobile ale ansamblurilor funcționale.

Jocurile normale inițiale ale asamblărilor pot fi restabilite în general pe două căi:

– prin înlocuirea pieselor uzate cu piese noi interschimbabile;

– prin recondiționarea pieselor uzate prin diferite metode și procedee de recondiționare.

În practică se folosesc ambele căi. În prezent,se intensifică acțiunea de recondiționare și refolosire a pieselor deteriorate în scopul reducerii consumului de piese noi.Recondiționarea pieselor cu uzări și alte deteriorări se realizează prin diverse metode ca:

Metoda recondiționării pieselor uzate la dimensiuni de reparație;

Metoda recondiționării pieselor prin readucerea la dimensiuni nominale;

Metoda recondiționării pieselor prin înlocuirea părții uzate;

Metoda recondiționării pieselor cu ajutorul compensatoarelor de uzare;

Metoda recondiționării pieselor prin deformare plastică.

3.1. Metoda de recondiționare a pieselor la dimensiuni de reparație

Această metodă constă în realizarea formei geometrice și a calității suprafetei pieselor uzate fără menținerea dimensiunulor nominale.Piesa se prelucrează pe porțiunea uzată până la dispariția oricărei urme de deteriorare,dândui-se o nouă dimensiune numită dimensiunea de reparație.Această dimensiune de reparație este mai mică decât cea nominală la piesele cuprinse(arbori) și mai mare la piesele cuprinzătoare(alezaje) .

3.2. Metoda recondiționării pieselor la dimensiuni nominale

Această metodă constă în încărcarea cu diferite materiale de adaos a suprafețelor uzate ale pieselor și prelucrarea lor după încărcare, la dimensiunile nominale. Prin această metodă se recondiționează un volum mare de piese din oțel, fontă și metale neferoase, care nu pot fi recondiționate la dimensiuni de reparație sau au ajuns la ultima treaptă de reparație. Piesele uzate se încarcă cu materialul de adaos prin sudare, metalizare, depuneri galvanice, acoperiri cu materiale sintetice etc. Procesul tehnologic de încărcare se stabilește în funcție de mărimea uzării piesei care se recondiționează, de condițiile de lucru, de forma și dimensiunile piesei etc. Pentru uzări mari(2….6mm) încărcarea se execută prin sudare manuală cu arc electric sau prin sudare sub strat de flux. Pentru uzări mijlocii (0,5….2mm) încărcarea se execută prin metalizare sau prin sudare cu arc electric vibrator,piesele cu uzări mici sub 0,5 mm se încarcă prin depuneri galvanice.

3.3.Metoda recondițonării pieselor prin înlocuiea părților uzate

Această metodă se aplică la piesele care se uzează disproporționat de mult pe unele porțiuni mai solicitate în timp ce restul piesei nu este afectat în mod sensibil de uzare. Prin această metodă se recondiționează și piesele care au suferit avarii locale. Pentru recon-diționare se înlătură din piesă partea care nu se mai poate folosi, se execută din nou sau se recuperează de la o piesă identică partea care trebuie adăugată și se îmbină cu piesa supusă recondiționării prin presare, sudare, nituire,etc. Metoda se aplică la o serie de piese complicate și scumpe la care uzările și deteriorările specifice se localizează în mod curent în anumite zone (carcase, blocuri de roți dințate, arbori etc.)

3.4.Metoda recondiționării pieselor cu ajutorul compensatoarelor de uzare

Această metodă constă în eliminarea jocurilor inițiale ale îmbinărilor mobile uzate prin folosirea unor piese noi, executate în mod special, destinate să compenseze uzarea pieselor și materialul îndepărtat prin prelucrările de refacere a formei geometrice corecte a părților uzate ale pieselor. Compensatoarele de uzare pot fi mobile (șaibe, rondele, distanțiere,pastile etc.) sau fixe (bucșe, manșoane, inele, reducții, plăci, piese de reglaj etc.)

3.5. Metoda recondiționării pieselor prin deformare plastică

Această metodă constă în modificarea formei dimensiunilor și însușirilor fizico-chimice ale pieselor uzate sau deformate prin redistribuirea materialului din zonele neactive în zonele uzate sau prin modificarea structurii acestuia. Aceasta se realizează cu metode speci-fice de deformare plastică la care se adaugă procedee de prelucrare prin așchiere, prin care se definitivează dimensiunile și forma geometrică ale piesei.

Procedee de reconditionare

1. Pregătirea pieselor și subansamblurilor pentru recondiționare. Operațiile pregătitoare sunt:primirea lor pt.reparare, prespălarea exterioară și interioară, demontarea pe subansambluri și piese,curățarea și spălarea după demontare,constatarea defectelor pieselor și sortarea lor.

2. Primirea mașinilor,utilajelor și instalațiilor pentru reparare.Starea tehnică a mași-nilor, utilajelor și instalațiilor se constată prin următoarele metode:

– metoda examinărilor,

– metoda măsurărilor,

– metoda testelor,

– metoda măsurărilor speciale.

3. Prespălarea mașinilor,utilajelor și instalațiilor. Prespălarea exterioară se face la instalațiile care lucrează în aer liber. Prespălarea interioară se execută la caterele motoarelor, la cutiile de viteză, la carcasele de diferențial etc., folosindu-se petrol, motorină sau soluție de spălare.

4. Demontarea pe subansambluri și piese. Aceste operații depind de tipul mașinii și de felul reparației. La reparațiile curente se demontează numai subansamblurile defecte, iar la reparațiile capitale se demontează întreaga mașină. Demontarea se face în ordine inversă asamblării.

5. Curățarea și spălarea pieselor masinilor,utilajelor și instalațiilor.Aceste operații se fac pentru a crea posibilitatea constatării tehnice,sortării,recondiționării și montării pieselor după recondiționare.Cele mai uzuale metode de curățare și spălare sunt:fierberea pieselor în băi staționare,spălarea cu jet de lichid,prin sablare,termochimică,electrolitică etc.

6. Controlul uzărilor,al defectelor de suprafață și sortarea pieselor mașinilor, utilajelor și instalațiilor. Această operație se efectuează prin examen vizual ,cu mijloace universale de măsurat și controlat sau cu dispozitive speciale de verificat.

3.6. Procedee de reconditionare a pieslor prin sudare

Procedeele de recondiționare a pieselor prin sudare se folosesc în scopul depunerilor de metal pentru compensarea uzărilor, a recuperării pieselor cu fisuri, crăpături sau spărturi, pentru îmbinarea unor piese rupte sau a elementelor componente ale unor dispozitive sau construcții sudate.

Avantaje: nu necesită utilaje complexe costisitoare și complicate; straturile depuse prin sudare pot avea grosimi variabile, operațiile pregătitoare ale suprafețelor nu sunt complicate, sunt productive, eficiente și au un cost redus, putându-se mecaniza și automatiza.

Dezavantaje: Stratul depus pe suprafețele uzate este neuniform, prezintă denivelări și din această cauză volumul prelucrărilor mecanice ulterioare crește; temperaturile ridicate realizate în cusături în timpul sudării modifică structura materialului de bază al piesei.

Procedeele de recondiționare prin sudare și încărcare a pieselor se clasifică în două mari categorii:

Prin topire;

Prin presiune.

Procedeul de recondiționare prin topire se face :

Cu arc electric (descoperit, sub strat de flux, în mediu de gaz protector);

Prin rezistență (electrică în baie de zgură);

Cu gaze(cu gaz și pulbere);

Cu radiații( cu radiații luminoase;cu laser, cu fascicul de electroni).

Procedeul de recondiționare prin presiune se face:

Cu corpuri solide(prin termocompresiune);

Cu lichide;

Cu gaze(cu gaze prin presiune, prin laminare, forjare, difuzie)

Cu arc electric;

Cu energie mecanică(la rece;prin șoc;cu ultra sunete;prin frecare)

Prin rezistență(prin conducție;prin inducție).

Pregatirea pieselor in vederea reconditionarii lor prin sudare

Pentru obținerea unei sudări și încărcări de bună calitateeste necesar îndeplinirea următoarelor condiții:

– suprafețele ce trebuie sudate sau încărcate trebuie curățate de rugină, arsuri, lubrifianți și vopsele;

– marginile pieselor trebuie pregatite corespunzător prin dăltuire, polizare sau prin prelucrare;

– la piesele fisurate sau crăpate se vor executa teșituri pe traseul fisurii în vederea sudării;

– funcție de solicitările din zona în care se execută sudarea și de forma piesei se aleg electrozii și se pregătesc suprafețele de sudat;

– osiile și arborii de formă tubulară se recondiționează prin sudare, aplicându-se pe locul unde s-a produs ruptura un manșon din țeavă;

– piesele trebuie încărcate cu material de adaos cu caracteristici mecanice, fizice și chimice cât mai apropiate de cele ale materialulu de bază;

– alegerea celui mai adecvat tip de îmbinare( V;U;X ,Y etc.);

– stabilirea corectă a parametrilor de lucru, al regimului de sudare, în funcție de caracteristicile cordonului de sudare, zona de întrepătrundere etc.

Productivitatea sudării este direct proporțională cu diametrul electrodului, care trebuie corelat cu grosimea pieselor de sudat.

Diametrele electrozilor și intensitatea curentului în funcție de grosimea piesei:

Procedee de sudare prin topire

Procedee de reconditionare prin sudare si incarcare a pieselor prin topire cu arc electric

Sudarea și încărcarea cu arc electric descoperit cu electrod de cărbune sau metalic, sunt procedeele cele mai răspândite. Arcul electric topește maginile pieselor pe care se depune metal din care se formează baia de sudare, la care se adaugă metalul topit din electrod. Suda-rea cu electrod de metal poate fi realizată manual, semiautomat sau automat.

O bună sudabilitate se realizează la piesele din oțeluri nealiate sau slab aliate care au un conținut de carbon sub 2%. Metalele și aliajele neferoase(Al, Cu și aliajele lor) sunt mai greu sudabile cu arc electric descoperit. Se recomandă sudarea lor în mediu de gaz inert (Ar, He sau amestecuri cu diverse proprietăți).

Recondiționarea prin sudare electrică cu arc deschis a pieselor din fontă. Se poate realiza la rece prin încălzirea locală și încălzire generală. La recondiționarea pieselor din fontă se va tine seama că sunt casante și greu sudabile. Piesele din fontă albă nu se sudează ci se lipesc sau se metalizează.

Recondiționarea la cald a fontelor. Presupune preâncălzirea piesei la o temperatură de 923….1023 K și apoi topirea prin arc electric, în rostul îmbinării a unei vergele din fontă cenușie. După sudare piesa se va răci lent.

Recondiționarea la rece a fontelor. Este un procedeu foarte utilizat datorită simplității sale tehnologice. Ca material de adaos se utilizează electrozii MONEL sau vergele din oțel cu înveliș bazic. La sudarea la rece a fontelor e necesar ca sudările să se facă cu curenți reduși I=100….110A ,pentru diametre de electrozi de 3,25 mm.

Recondiționarea prin sudare electrică cu arc deschis a pieselor din oțel este frecvent întâlnită întrucât piesele din oțel ocupă un volum important. Piesele din oțel cu sudabilitate bună sunt cele cu Ce≤0,25%,cu sudabilitate satisfăcătoare Ce≤0,35%,cu sudabilitate limitată Ce≤o,45%,și cu sudabilitate rea Ce˃0,45%,în care Ce reprezintă conținutul de carbon echivalent. Pentru piese cu sudabilitate rea, la care pot apărea defecte ca:fisuri, incluziuni de zgură, pori etc. Se va aplica o preâncălzire a acestora. Sudarea se va executa cu intensitate minimă în straturi multiple cu răcire între două straturi însă nu mai puțin de 473K. Tehnologia de recondiționare a pieselor din oțel este următoarea:

Pregătirea piesei pentru încărcare care constă din îndepărtarea oxizilor și a impurităților de pe suprafețele ce trebuie încărcate;

Uscarea electrozilor,timp de două ore la temperatura de 523….735K.

Preâncălzirea piesei la 675K;

– Depunerea materialului de adaos,folosindu-se electrozi cu diametrul de 4mm,curentul de sudare I5=140….170A ,tensiunea arcului Ua=23….24V,viteza de depunere Vd=1,1….1,4cm/min.,temperatura piesei între două depuneri consecutive este de 523….573K;

– Răcirea lentă a piesei în nisip;

– Controlul vizual sau cu lichide penetrante al piesei;

– Rectificarea suprafețelor încărcate.

Recondiționarea prin sudare electrică cu arc deschis a pieselor din Al și a aliajelor sale este mai dificilă,deoarece la temperaturile înalte ale arcului, se produc dilatări și deformații mari, oxizi, pori și incluziuni în cusătură. Cauza formării porilor în cusăturile sudate din Al se datoreaza hidrogenului.Pt.înlăturarea porilor trebuie ca piesele să fie bine curățate de oxizi și grăsimi. Sudarea pieselor din Al este îngreunată de fenomenul de fisurare, care este provocată de conținutul de siliciu, până la 0,6%Si. Prezența fierului 0,7% Fe sau a manganului între 5…6% Mn,conduce la creșterea rezistenței la fisurare.

La sudarea aliajelor de Al cu arc deschis este necesară respectarea riguroasă a următoarelor condiții tehnologice:preâncălzirea pieselor la 420…670K, uscarea electrozilor speciali din sârmă de Al la 470….520K; utilizarea c.c. cu polaritate inversă; tablele cu grosimea ≤6mm se vor suda cu rost în I pe o garnitură de cupru sau oțel prevăzute cu un canal longitudinal sub rost; alegerea rațională a regimului de sudare.

Piesele din Al turnat cu Mg sau Si se sudează ușor cu arc electric. Dintre piesele din Al și aliajele lui supuse recondiționării se menționează:chiulasele,blocurile motor,carcasele cutiilor de viteze,capacele etc.

Recondiționarea prin sudare electrică cu arc deschis a pieselor din Cu și aliajelor sale se execută în c.c. cu polaritate inversă.La piese cu grosimi de 4mm, îmbinarea prin suda-re se execută fără teșirea marginilor iar la grosimi de 5…10mm este necesară teșirea marginilor și preâncălzirea 523….573K . Sudarea se face cu electrozi cu înveliș gros din sârmă de Cu de 4….6mm folosindu-se un arc scurt. Curentul de sudare Is=50….60 de unde de este diametrul electrodului.

La sudarea manuală cu arc electric, cu electrozi înveliți este afectată în special conductivitatea cordonului

La îmbinarea prin sudare a cuprului și aliajelor sale apar o serie de greutăți datorită:

oxidării ușoare la temperaturi ridicate și mai ales în stare lichidă. În vederea micșorării tendinței de oxidare se impune o reducere severă a oxigenului 0,01…0,03% și utilizarea unor elemente cu mare afinitate față de oxigen (Mn și Si ) sau utilizarea unor fluxuri pe bază de bor,

conductivității ridicate fapt ce necesită surse de sudare cu mare concentrare de căldură însă încălzirea excesivă provoacă creșterea granulației și creșterea plasticității ceea ce necesită un tratament mecanic prin ciocănire la temperaturi cuprinse între 823-1073K

apariția oxidului greu fuzibil Al2O3 la sudarea bronzurilor de Al. Pentru combaterea acestuia se recomandă utilizarea fluxurilor dezoxidante pe bază de floruri, cloruri și substanțe alcalino-pământoase.

pericolului evaporizării zincului la sudarea alamelor, a cărui temperatură de fierbere este de 1180 K, când se formează un nor de oxid de zinc nociv, care impune luarea unor măsuri suplimentare de ventilație. În acest caz, sudarea se execută cu viteză mare, în urma unei preâncălziri la 473…573 K.

Pentru recondiționarea prin încărcare prin sudare a pieselor din Cu și a aliajelor sale ca: lagăre, bucșe, roți melcate, ventile, carcase, elice navale etc, sunt menționați electrozii folosiți în acest scop.

Electrozi pentru încărcarea pieselor din cupru și a aliajelor sale

ÎNCĂRCAREA PRIN SUDARE ELECTRICĂ SUB STRAT DE FLUX

Încărcarea prin sudare electrică sub strat de flux se caracterizează prin următoarele particularități:

– arcul electric este acoperit de un material fuzibil granular,denumit flux pentru sudare ,având compoziție chimică asemănătoare cu cea a învelișului electrozilor folosiți la sudarea manuală cu arc.Fluxurile se livrează în 3 sorturi,având mărimea granulelor de 0,3….1,5mm pt.sortul 1;de 0,3….2,5mm pt.sortul 2 și de 1,5….2,5mm pentrul sortul 3.

– electrodul este continuu,fiind practic o sârmă electrod înfășurată sub formă de colac,care este pusă în mișcarea de avans de către un mecanism cu role

– deplasarea relativă a arcului față de piesele de sudat se realizează automat și uneori manual,astfel că sudarea se poate executa automat,folosindu-se în acest scop un cap de sudare automată sub strat de flux.

-nu se utilizeaza miscari de pendulare a arcului. Înclinarea electrodului și a piesei de încărcat influentează forma secțiunii cusaturii (depunerii). La sudarea cu electrodul înclinat înainte , metalul topit este suflat înainte de sudare, ce are ca urmare descresterea adâncimii de pătrundere și cresterea lățimii cusăturii(α>900). La încărcarea înapoi a electrodului, arcul topește mai adanc, adâncimea de pătrundere creste (α<900).

Influența încărcării electrodului asupra formei depunerii

Fig.1 Principiul de lucru la sudarea sub strat de flux:

1 – sârma electrod,2 – corpul de sudare sub flux, 3 – caseta sârmei electrod,4 – role pt. realizarea mișcării de avans având viteza Va, 5 – bucșa de contact electric, 6 – rezervor cu flux,7 – metalul de bază, 8 – sursă de curent pt.sudare.

Cresterea curentului mediu de sudare Is, la un diametru de, al sarmei electrod, produce mărirea ratei depunerii AD. Dacă însă se depășește limita maximă IU, atunci apar dislocări locale.Scaderea lui Is sub limita minimă IsL, face ca arcul sa-și piarda stabilitatea și ca urmare se produc întreruperi sau scurtcircuite prin netopirea sarmei și pătrunderea ei în baia de sudare(vezi tabelul.)

Daca se sudează cu viteză mare și este necesar sa se obtină și pătrunderea adancă se va folosi (cc)+. Când se urmăreste umplerea rapidă a rostului se va folosi (cc)-, cum este cazul încărcării prin sudare. Rata depunerii AD este cu 50% mai mare la( cc) – decât la (cc)+. Tensiunea utilizată la încărcare trebuie să aiba valoare cât mai ridicată la sudarea cu flux aliat pentru facilitarea trecerii elementelor în stratul depus, iar la folosirea de sârmă aliată și fluxuri nealiate tensiunea trebuie să fie mică ca să nu aibă elementele de aliere din sârmă.

Viteza de topire a sarmei electrod ve este dependentă de marimea curentului de sudare

Viteza de sudare vs (de deplasare a tractorului de sudare, în cazul încărcării pieselor longitudinale sau de rotire a pieselor cu suprafete de rotatie) nu trebuie sa depaseasca anumite limite deoarece pot sa apara zone netopite.

Un domeniu important de aplicare a procedeului de sudare sub strat de flux îl constituie recondiționarea prin încărcare a pieselor cu suprafete de revoluție.Capul de sudare se asaza înaintea verticalei la o distantă h, care depinde de diametrul D al cercului pe care se încarcă.În acest fel,se evită scurgerea băii de sudare sau forma necorespunzătoare a încărcării.

Poziții de asezare a capului de sudare la sudarea sub strat de flux a pieselor

cu suprafețe de revoluție

a – α prea mic, b – α normal, c – α prea mare

Curenții de sudare medii Is,minimi IsL și maximi IsU,

în funcție de diametrul sârmei de

La procesul de recondiționare a pieselor prin încărcare sub strat de flux pot apărea unele defecțiuni ce se înlătură astfel:

geometria depunerii este influențată de înclinația pieselor față de planul orizontal, deoarece baia de sudare are un volum mai mare decât la sudarea electrică și deci scurgerea ei începe la denivelări mici;

depunerile fără străpungerea piesei, se obțin când viteza de sudare este bine corelată cu curentul de sudare.Când viteza de sudare este prea mare față de curent se produce lipsa de topire a metalului de bază, care slăbește legătura cordonului cu piesa care se încarcă. Dacă însă vieza este prea mică, baia de sudare se extinde, rezultând stropiri și incluziuni de zgură în cordon;

cordonul de metal depus poate fi strâmt sau cu denivelări, când înălțimea stratului de flux și praful de flux sunt prea mari;

apariția fisurilor în cordonul depus sau în zona influențată termic se remediază prin folosirea de cc- , intensitatea de curent de sudare scăzută,tensiunea și viteza de sudare mici;

apariția pe suprafața încărcată se elimină folosid cc-, curentul de sudare și tensiunea de mers în gol scăzute odată cu mărirea vitezei de sudare.

Fluxurile utilizate la sudarea sau încărcarea sub strat de flux pot fi topite sau ceramice. Fluxurile topite acide se folosesc la oțeluri slab aliate și permit folosirea curenților mari, obținându-se cusături cu aspect frumos.

Fluxurile ceramice,sub formă de granule, trebuie sortate prin cernere. Aceste fluxuri conțin o serie de feroaliaje, de aceea, ele se recomandă pentru încărcarea pieselor uzate (arbori, tambure de frână, role și roți de ghidaj, lame de buldozere etc.).

Avantajele încărcării prin sudare sub strat de flux:

coordonatele de sudare au proprietăți fizico-mecanice superioare,deoarece stratul de flux solid,granulat,

asigură o protecție bună împotriva oxidării și absorbției azotului (plasticitatea metalului depus este foarte bună);

productivitatea procedeului este ridicată,datorită vitezei mari de sudare(sub 80 m/h) și capacității mari de topire(peste 4kg/h);

la sudarea automată calitatea sudării este uniformă și nu depinde de calificarea operatorului,spre deosebire de sudarea semiautomată unde sudorul trebuie să dirijeze manual capul de sudare pe linia de sudat;

pierderile prin stropire sunt foarte reduse(1…3%);

radiațiile arcului nu sunt vizibile, deci nu se impun măsuri de protecție specială a ochilor operatorului, cantitatea de fum este mică.

Dezavantajele procedeului constă în:

aplicarea sa eficientă numai la încărcări drepte și circulare;

nu se poate suda la poziție;

nu pot fi încărcate piese de tip arbore cu diametre sub 40mm și cu lugimi mari deoarece încălzirea puternică provoacă încovoierea lor;

pe stratul depus rămâne zgură care trebuie îndepărtată,ceea ce implică cheltuieli suplimentare și reduce eficiența încărcării în mai multe treceri.

La încărcarea prin sudare sub strat de flux regimul de lucru se alege în funcție de caracteristicile piesei(calitatea metalului de bază,dimensiuni,încărcare longitudinală sau circulară etc.),precum și de cele ale materialului de adaos.

Recondiționarea prin sudare și încărcare sub strat de flux a pieselor din aluminiu și aliajelor sale constă în sudarea cu arc electric, folosindu-se un flux special pentru protecție. Fluxul asigură o bună protecție a băii metalice în special la formarea peliculei de oxid. Parametrii regimului de sudare sunt cuprinși în limitele: densitatea de curent 100…150 A/mm2 , tensiunea arcului 27…45 V; diametrul electrodului 1…2mm, viteza de sudare 10…25 m/h.

Recondiționarea prin sudare și încărcare sub strat de flux a pieselor din cupru și aliajelor sale, în comparație cu sudarea cu arc electric deschis, prezintă următoarele avantaje:

sudarea se execută fără preâncălzire;

pierderile de căldură sunt reduse.

Sudarea se execută în cc cu polaritate inversă cu electrozi din cupru sau bronz, folosindu-se fluxuri silico-manganoase. Parametrii regimului de sudare se aleg în limitele: Is = 500…1500A, tensiunea arcului 40…50V; viteza de sudare 8…40 m/h, în funcție de grosimea metalului de bază.

SUDAREA ȘI ÎNCĂRCAREA CU ARC ELECTRIC ÎN MEDIU DE BIOXID DE CARBON

Este un procedeu cunoscut și sub denumirea de procedeul MAG (Metal Activ Gaz).Arcul electric cu acțiune directă,produs între sârma 1 și metalul de bază 2 ,este protejat de către bioxidul de carbon care iese prin ajutajul 3.Sudarea se execută în curent continuu cu polaritate inversă.

Fig.2Schema sudării cu arc electric în mediu CO2

Procedeul MAG prezintă următoarele avantaje:

Putere ridicată de topire,datorită folosirii unor densități mari de curent (200….230 A/mm2);

Productivitate ridicată de 3…4 ori superioară încărcării manuale,ca urmare a cantității mari de metal depus (3..4kg/h) și prin reducerea timpilor auxiliari pt.curățarea zgurei,comparativ cu sudarea manuală;

Deformații reduse după sudare;

Zona influențată termic este mai mică și deci calitatea cordonului de sudare sau a stratului de metal depus este superioară;

Sensibilitate mică față de oxizii sub formă de rugină.

Ca dezavantaje ale acestui procedeu se menționează:

Pierderi de metal de adaos prin stropi de 7….8% ;

Arderea în proporție ridicată a elementelor de aliere din sârma-electrod.

Transferul de metal de adaos prin coloana arcului se poate face în trei moduri:

în regim de scurtcircuit (în arc scurt);

în regim de pulverizare(transfer fin);

în regim modulat.

a.Transferul în regim de scurtcircuit are loc în cazul când arcul este menținut mai scurt,în game de tensiune cuprinsă între 14 și 20 V și când picăturile de metal topit ce se formează la capătul electrodului ajung să vină în contact cu baia de metal topit.În acest moment se produce un scurcircuit și intensitatea curentului de sudare crește rapid provocând apariția fenomenului de ștrangulare și separare a picăturii,ce trece apoi în baia de metal topit.La întreruperea scurtcircuitului se produce reamorsarea arcului,apariția unei noi picături și ciclul se repetă.

b.Transferul în regim de pulverizare,se realizează cu un arc de o lungime mai mare care corespunde unei tensiuni de 22….25 V. În aceste condiții, o picătură de metal ce se formează și creste la extremitatea sarmei-electrod se sprijină po suprafata de diametru mic, care constituie anodul; în această suprafață energia calorică este foarte concentrată, metalul atigând repede temperatura de topire. Dacă tensiunea în arc si intensitatea au valori relativ mici picătura creste luând o poziție laterală de-a lungul sarmei.

Poziția picăturii înainte de desprindere în cazul transferului

prin pulverizare.

c.Transferul în regim modulat,reprezintă o variantă la care metalul topit de la electrod se transferă la baia de sudare prin alternarea celor două moduri de transfer(în regim de scurtcircuit și de pulverizare),în timpul pendulării arcului electric.Alternarea modurilor de transfer pe flancurile rostului pulverizate și în axa cusăturii în arc scurt se face cu un sistem electronic

Parametrii regimului de lucru la sudarea și încărcarea prin procedeul MAG sunt:

Sârma electrod,intensitatea curentului de sudare,tensiunea arcului,viteza de sudare,lungimea liberă a sârmei-electrod,distanța dintre duza de gaz și piesă,debitul gazului de protecție,polaritatea curentului de sudare.

Intensitatea curentului de sudare se alege în funcție de grosimea piesei de sudat sau de încărcat și de poziția în care se realizează.Ea determină puterea de topire și adâncimea de pătrundere,fiind proporțională cu viteza de avans a sârmei-electrod;

Tensiunea arcului Ua este în funcție de intensitatea curentului de sudare Is , Ua = 15 + 0,05 IS(V).

Viteza de sudare este limitată de posibilitățile de protecție ale arcului.Pentru viteze mici de sudare cantitatea de metal depus este mare, adâncimea de pătrundere crește, iar în piesele cu pereți subțiri pot apărea perforări. La viteze mari, scade adâncimea de pătrundere, se micșorează lățimea cusăturii, apar crestături și stropiri, iar gazul de protecție rămâne în urma arcului, eficiența protecției fiind redusă.

Lungimea liberă a sârmei-electrod în funcție de intensitatea curentului de sudare (5….20mm).

Distanța între duza de gaz și piesă e corelată cu necesitatea realizării în bune condiții a protecției

arcului electric.Distanțele prea mici conduc la deteriorarea duzei,prin stropii de metal și radiațiile termice din arc.

Debitul gazului de protecție e influențat de forma constructivă a îmbinării.

Polaritatea de sudare poate fi directă și inversă.

Tehnica de lucru influențează calitatea îmbinării,deoarece pistoletul de sudare și respectiv arcul electric este condus manual în lungul îmbinării.Pistoletul se va înclina cu 75….800 fată de piesa sudată

Tehnologia cadru de recondiționare este următoarea:

pregătirea piesei pt. încărcare, care constă în îndepărtarea oxizilor și impurităților de pe suprafetele ce urmează a fi încărcate;

depunerea materialului de adaos pe suprafețele de recondiționat, folosindu-se o sârmă cu diametrul de 1,2mm, Is = 80± 10 A, tensiunea arcului Ua = 25…27 V, viteza de depunere vd=27 cm/min;

controlul vizual sau cu lichide penetrante a piesei după încărcare;

prelucrarea suprafețelor încărcate prin așchiere;

tratamentul termic al zonei încărcate prin călire

ÎNCĂRCAREA PRIN SUDARE CU ARC ELECTRIC VIBRATOR SAU PRIN VIBROCONTACT

Această metodă constă în depunerea materialului pe piesa de recondiționat de la un electrod vibrator, fenomen care se produce datorită conectării repetate între electrod și piesă, unde se formează un arc electric.Procedeul de încărcare constă din cicluri termice scurte identice,în cadrul cărora se produc conectări și deconectări ale electrodului față de suprafața piesei supusă recondiționării.In cadrul fiecărui ciclu au loc următoarele faze:scurtcircuitarea electrodului,descărcarea electrică și mersul în gol.

Scurtcircuitarea electrodului(conectarea)cu piesa este însoțită de apariția unor impulsuri mari de curent(1100….1300A) Densitatea mare de curent generează căldură,topirea locală și sudarea electrodului pe piesă.Prin răcirea rapidă a electrodului,cu masa relativ redusă,se produce ruperea și deci deconectarea de piesă.

Descărcarea electrică are loc ca urmare a deconectării,prin care apare un arc electric între electrodul răcit-rupt și prin urmare topirea materialului depus anterior pe piesă,realizându-se o bună fuziune și aderență cu metalul piesei de recondiționat.

Etapa de mers în gol are loc după îndepărtarea electrodului de piesă,când curentul scade,iar descărcarea electrică se întrerupe și începe un nou ciclu.

Calități superioare de depunere se obțin la vibrarea electrodului prin ultrasunete, deoarece se atenuează solicitarea mecanică a mecanismului de vibrare și șocurile.

Avantajele utilizării procedeului de încărcare prin vibrocontact sunt:menținerea compziției chimice și a proprietăților fizico-mecanice ale piesei,ca urmare a intensității de încălzire și a unei zone influențate termic reduse;temperatura de încălzire a piesei este de maximum 353….363K; posibilitatea obținerii tuturor tipurilor de structuri de călire a straturilor de adaos prin alegerea corespunzătoare a materialului electrodului;depunerile sunt alcătuite din particule fine.

Dezavantajele procedeului sunt: apar pori și microfisuri,deoarece baia de metal topit este foarte mică;lichidul de răcire produce o răcire a metalului topit,iar stratul următor depus provoacă astfel tensiuni interne și fisuri,metalul depus fiind neomogen,cu pori și de duritate variabilă.Din aceste considerente procedeul se recomandă pentru piese de dimensiuni mici, care nu sunt supuse unor sarcini dinamice mari.

Procedeul de încărcare cu arc electric vibrator se aplică la :arbori,fusurile rulmenților, arbori cu came, fusuri cementate sau călite prin CIF, arbori cu caneluri.

PROCEDEE DE ÎNCARCARE PRIN VIBROCONTACT

Depunerea cu arc electric vibrator poate avea loc sub jetul unui lichid de răcire, în mediu protector(CO2 ,vapori de apă etc.),în mediu de curent de aer,în mediu gazolichid și sub strat de flux.

Procedeul de încărcare prin vibrocontact sub jet de lichid de răcire este cel mai utilizat.

Fig.3 Schema instalației de depunere cu arc electric vibrator sub jet de lichid de răcire

1.- sârmă-electrod , 2. –tambur pt.sârmă,3 și 4 – role ,5- duză calibrată,6- piesa de recondiționat,7- pârghie vibratoare.

Sârma-electrod 1 de pe tamburul 2 este trasă de rolele 3 și4 și trimisă prin duza calibrată 5 la piesa 6 ce urmează a fi încărcată.Una din role este motoare,fiind antrenată de un motor electric cu turație variabilă reglabilă.Duza calibrată este prinsă rigid de o pârghie vibratoare 7 care imprimă sârmei o mișcare de vibrație în apropierea punctului de contact cu piesa.În zona arcului este trimisă o emulsie de răcire pe bază de glicerină tehnică.Emulsia este dirijată spre locul de răcire din rezervorul de egalizare a debitului 8 de către o pompă de debit constant prin conducta 9.

Procedeul de încărcare prin vibrocontact în mediu protector

Acest procedeu constă în combinarea efectului lichidului de răcire și a gazului protector care protejază baia de topire de acțiunea azotului.Prin utilizarea unor parametrii tehnologici optimi se pot obține straturi cu durități de 40 HRC.sau dacă sârma este dintr-un oțel cu conținut scăzut de carbon,cementat și călit la 58….62 HRC.

Fig4.Sudarea electrică în mediu de gaz protector: a.CO2 ;b. abur

Procedeul de încărcare prin vibrocontact în mediu de curent de aer

Asigură atenuarea formări fisurilor și mărirea densității straturilor depuse la grosimi reduse.Se aplică la recondiționarea suprafețelor interioare în piese de fontă ca de exemplu:carcase, butuci de roți, etc.

Procedeul de încărcare prin vibrocontact în mediu gazolichid

Acest procedeu se folosește la recondiționarea arborilor cotiți,axelor cu came și constă în eliminarea aerului atmosferic din zona de sudare cu ajutorul unui curent de oxigen la presiune scăzută.Împreună cu oxigenul se alimentează și o cantitate redusă de apă.Apa se disociază,iar hidrogenul format micșorează efectul oxidant al oxigenului.

Procedeul de încărcare prin vibrocontact sub strat de flux

Procedeul este folosit pentru recondiționarea arborilor cu diametrul sub 20mm care trebuie să aibă durități superioare la grosimi de depuneri mai mari de 0,5….0,7mm.Fluxul utilizat este de granulație mai fină(0,4….0,8mm).Parametrii regimului de lucru pt. încărcarea sub strat de flux sunt: d=0,8…..1mm, cc și polaritate inversă cu U = 29….30 V si U0 = 35…40 V,ve=36…44mm/s vs=12…15m/h.

Fig.5 Schema depunerii prin vibrocontact sub strat de flux.

1-buncăr pt.flux;2-duză;3-perii mobile;4-cuțit pt.îndepărtarea crustei de zgură;5-stratul de metal depus;6-crusta de zgură.

ÎNCĂRCAREA PRIN SUDARE ELECTRICĂ ÎN BAIA DE ZGURĂ

Reprezintă un procedeu de sudare prin topire în care căldura se obține prin rezistență la trecerea curentului electric printr-o baie de flux topit care acoperă metalul depus.Este un procedeu de sudare prin topire fără arc electric.

Pentru începerea procesului de lucru, la partea inferioară a suprafeței de încărcat se așază o piesă de susținere.La conectarea avansului sârmei și a curentului de sudare se formează un arc electric între sârmă și piesa de susținere.Căldura dezvoltată de arcul electric produce topirea fluxului,realizând o baie de zgură fluidă,care îneacă arcul electric iar acesta se stinge.Curentul electric trece în continuare prin baia de zgurătopită și cea de metal.Procesul decurge în continuare,fără arc electric,căldura se dezvoltă prin efect Joule-Lenz,la trecerea curentului prin baia de zgură care prezintă o rezistență electrică mare.Straturile imediate ale suprafeței de încărcat se topesc și împreună cu electrodul topit formează baia metalică.

Electrozii pot fi sub formă de sârme,plăci turnate sau laminate din oțeluri aliate sau aliaje cu proprietăți speciale.Pentru evitarea fisurilor este necesar ca sârmele-electrod să aibă un conținut mai redus de carbon.

Fluxul are un rol deosebit în desfășurarea proceselor metalurgice și de topire.Zgura obținută prin topirea fluxului trebuie să fie bună conducătoare de electricitate,facilitând în primă fază amorsarea arcului electric iar ulterior stabilitatea procesului de sudare.

Parametrii regimului de sudare se vor alege astfel încât să se obțină o îmbinare și o încărcare de bună calitate.Intensitatea curentului de sudare este proporțională cu viteza de avans a sârmei.Practic se stabilește o anumită valoare a vitezei de avans,pentru asigurarea unui regim stabil de lucru.Tensiunea de sudare este 35…55 V.Densitatea de curent în sârmă electrod se alege la valori 50….100A/mm2,conducând la utilizarea unor valori medii ale curenților de sudare de cca. 200….1000A pentru fiecare sârmă-electrod.

Încărcarea suprafețelor plane se face prin poziționarea verticală a acestora și prin delimitarea băii de zgură și de metalul topit cu ajutorul unor patine de cupru 3 cu forma corespunzătoare suprafeței de încărcat 1.La încărcarea suprafetelor plane,patinele delimitează trei fețe.Patinele sunt presate cu un dispozitiv special și se deplasează concomitent cu baia de metal depus.Procesul e amorsat de piesele de sustinere 4 din grafit sau oțel pt. începerea încărcării.Procesul de încărcare se face cu un electrod cu sectiune mare sau cu mai mulți electrozi.Numarul de electrozi și parametrii regimului de sudare se stabilesc în raport cu dimensiunile suprafetelor care se încarcă și cu grosimea stratului ce se depune.Operatia se termină pe o placă de iesire de capăt sau o cochilă ,după care se întrerup miscarile de lucru și se întrerupe curentul de sudare.După solidificarea metalului încărcat se îndepărtează patinele de cupru.

Încărcarea în baia de zgura a unei suprafete plane

Încărcarea suprafețelor cilindrice se face prin delimitarea băii de zgură și de metalul topit cu o cochilie din cupru ,răcită cu apă,în cazul pieselor cu generatoare scurtă.În cazul pieselor cu generatoare lungă,cochilia se înlocuiește cu o patină circulară de cupru care se așază concentric cu piesele de încărcat.

ÎNCĂRCAREA PRIN SUDARE CU PLASMĂ

Plasma este un amestec de gaze,puternic ionizat,care se obține cu un arc electric într-un mediu gazos(argon,hidrogen,azot etc.),ștrangulat printr-un orificiu foarte îngust.Plasma se produce cu generatoare denumite plasmatroane.Ele pot fi:cu arc de plasmă,cu jet de plasmă sau cu arc dublu.

Astfel,generatoarele cu jet de plasmă sunt utilizate cu preponderență la operații de tăiere, cele cu arc de plasmă la operații de sudare și încărcare cu material de adaos sârmă, iar generatoarele cu arc dublu se folosesc mai ales pentru operații de încărcare cu material de adaos-pulbere.

La încărcarea prin sudare cu plasmă se folosesc materiale de adaos care prin depunere realizează un strat cu rezistență mare la coroziune,uzare și la temperaturi ridicate.Materialul de adaos este sub formă de pulbere sau sârmă.

Avantajele procedeului sunt: productivitate foarte mare la operații de sudare și tăiere, stabilitate foarte bună a arcului electric putându-se suda și cu curenți foarte mici (la sudarea cu microplasmș Is<1A), ZIT-ul cu dimensiuni reduse, calitate foarte bună a îmbinărilor sudate, insensibilitate la fluctuații ale distanței dintre duză și suprafață, etc.

Dezavantajele procedeului constau în faptul că generatoarele de plasmă sunt complicate și grele, întreținere pretențioasă, etc.

Variante de încărcare prin sudare cu plasmă

Principalele variante de încărcare prin sudare cu plasmă sunt:

încărcare prin sudare cu plasmă și material de adaos-sârmă;

încărcarea cuplasmă cu două sărme;

încărcarea cu plasmă și pulberi;

încărcarea cu microplasmă.

Încărcarea prin sudare cu plasmă și material de adaos- sîrmă

Alimentarea generatorului se face de la o sursă de sudare (SS) cu caracteristică externă brusc coborâtoare, care se leagă la electrodul central din W și la piesa de încărcat (MB), realizând arcul de plasmă propriu-zis, acesta fiind constrâns să treacă prin ajutajul(duza) răcită cu apă prin care trece simultan și gazul plasmagen( Gpl).Concomitent se realizează și arcul pilot între electrodul de W și duză. Acesta este alimentat de la sursa de sudare SS, iar pentru amorsare se foloseste un oscilator de înaltă frecvență (OSC). Alimentarea cu gaz plasmagen(Gpl) și gaz de protecție(Gpr) se face de la două butelii separate.Duzele generatorului(din aliaj de Cu) sunt răcite intens prin circuite speciale cu apă, de asemenea și electrodul din W.

Încărcarea prin sudare cu plasmă și material de adaos-sârmă

A – schema de principui; B – schema de detaliu

Arcul de plasmă este îndreptat dinspre generatorul de plasmă spre suprafața de încărcat, lungimea arcului și puterea sa depinzând de parametrii de lucru:

curentul de sudare (Is între 0,1-400A);

tensiunea arcului de plasmă (Ua între 20 și 40 V);

diametrul ajutajului duzei plasmagene (Φ între 0,8 – 2,2 mm);

debitul de gaz plasmagen (Dgpl =0,1-3 l/min);

debitul de gaz protector (Dgpr=3-20l/min).

În arcul de plasmă se introduce material de adaos(MA) sub formă de sârmă aceasta fiind alimentată de la un dispozitiv de avans propriu cu o viteză (Vas) corespunzătoare cu volumul de material de adaos topit dorit să se depună pe suprafața de încărcat.Alierea în arcul de plasmă se realizează prin materialul de adaos(sârma) introdusă în arc,respectiv în baia metalică topită realizată pe suprafața de încărcat. Diluția este în funcție de intensitatea arcului de plasmă și de viteza de deplasare.

Materiale de adaos-sârmă utilizate pot fi: sârme pline(folosite la MIG/MAG) sau sârme tubulare pentru încărcare. Se pot utiliza și benzi stratificate, plăci turnate sau pulberi sinterizate presate dispuse culcat pe suprafața și zona de încărcat. Încărcarea se poate realiza în regim automat, în orice poziție de sudare, și la toate metalele (mai rar fonta).

Încărcarea prin sudare în arc de plasmă cu două sârme calde

Procedeul se deosebește de precedentul prin faptul că în zona arcului de plasmă se intoduc două sârme ,,calde’’, încălzite prin conducție până la o temperatură de 850 – 10000 C(la intrarea în arc) de la osursă independentă (Tr).

Schema de principiu a încărcării prin sudare în arc de plasmă

cu două sârme calde

Se utilizează un generator simplu, cu arc transferat,care reglează pătrunderea, diluția și înălțimea stratului depus în funcție de materiaul de adaos introdus prin sârmele calde. Dinstanța dintre generator și suprafața de încărcat trebuie să fie constantă.

Avantajul procedeului: pătrunderea și înălțimea stratului depus poate fi reglată independent la o viteză de încărcare și pendulare date, pătrunderea este determinată de curentul plasmagen, pe când înălțimea stratului depus depinde de cantitatea de sârmă introdusă în baie.

Alierea se realizează cu preponderență prin cele două sârme care pot fi de același fel sau diferite. Se pot utiliza sârme pline aliate sau nealiate și sârme(benzi) tubulare cu aliere suplimentară prin fluxul din înveliș.

Încărcarea prin sudare în arc de plasmă cu pulbere

Acest procedeu este tot mai utilizat datorită simplității echipamentului și faptul că încărcarea se poate efectua și manual. Procedeul este cunoscut în practică sub denumirea PTA – Plasmă Tungsten (Wolfram) Arc.

Încărcarea prin sudare în arc de plasmă cu pulbere-procedeul PTA

A – schema de principiu; B – schema de detaliu.

Generatorul de plasmă este clasic, de tipul cu arc transferat și arc pilot(netransferat). Între duza centrală (pt.arcul pilot) și cea exterioară se insuflă u n gaz protector (Gpr) care transportă pulberea spre zona arcului de plasmă. Datorită presiunii exercitate de arcul de plasmă și de curentul de gaz, pulberea este topită și transferată spre suprafața piesei.

Procedeul în varianta complet mecanizată , respectiv automatizată se aplică la realizarea unor straturi rezistente la coroziune și uzură de exemplu: ventilele sau scaunele de la motoarele autovehiculelor, la fabricarea tăișurilor cu suprafață mare a cupelor de excavatoare, etc.

Procedeul prezintă și o variantă manuală conținând un generator de plasmă, cu dimensiuni asemanătoare cu cele folosite la sudarea WIG. Acestea pot fi legate și la surse de sudare cu invertoare pt. instalații WIG, folosind curenți până la 130 A, completate cu sisteme de comandă integrate, destinate dozării fluxului și reglarea debitului de gaz pentru sudare. Un sistem de răcire special al generatorului de plasmă permite încărcarea lui cu un curent de până la 120 A. Duzele pentru pulbere și pentru plasmă sunt răcite prin circuite separate. Alimentarea cu pulbere se realizează independent de funcționarea generatorului de plasmă, permițând încălzirea prealabilă a zonei de depunere (curenți plasmageni de max. 50 A) și apoi introducerea pulberii concomitent cu creșterea curentului plasmagen.

Pulberea pentru placare este formată din aliaje dure fier-crom-cobalt sau aliaje pe bază de cobalt.

Se aplică acolo unde există piese cu forme geometrice complexe, greu accesibile și care trebuie protejate contra uzurii prin durificare, sau trebuie supuse recondiționării.

ÎNCĂRCAREA PRIN SUDARE CU FLACĂRĂ DE GAZE

Procedeul este folosit atât pentru recondiționarea pieselor uzate pentru încărcarea suprafețelor,cât și pentru recondiționarea pieselor cu fisuri,rupturi,spărturi etc.

Sursa termică – flacăra de gaze combustibile fiind folosită cu preponderență pentru topirea materialelor de adaos și mai puțin a suprafeței de încărcat.

Procedeul se aplică în trei situații:

refacerea geometriei inițiale a piesei, caz în care metalul depus este același cu metalul de bază;

refacerea geometriei inițiale a piesei concomitent cu mărirea rezistenței față de solicitările din exploatare, caz în care metalul depus este diferit de metalul de bază;

producerea de piese noi în care miezul se face dintr-un metal de bază mai ieftin, care să reziste la solicitări interioare, iar suprafețele exterioare se încarca cu MA corespunzător solicitărilor exterioare. MA este total diferit de MB atât din punct de vedere al compoziției chimice cât ți al caracteristicilor mecanice.

Încărcarea prin sudare ridică două probleme importante:

alegerea MA astfel încât metalul depus să corespundă cât mai bine la solicitări;

foosirea unei tehnologii care să asigure o bună legătură între materialul depus și MB, respectiv o geometrie și o structură potrivită cusăturilor.

Avantajele aplicării acestui procedeu de încărcare constă în:

posibilitatea reglării temperaturii în funcție de piesa de încărcat;

folosirea ca material de adaos a sârmei fără strat acoperitor;

reglarea flăcării la diferite regimuri de încărcare prin sudare în funcție de gazele folosite și de unghiul de înclinare a arzătorului.

Dezavantajele procedeului:

ZIT mare, până la adâncimi de (20…30) mm;

productivitate scăzută.

Gazul cel mai frecvent folosit este acetilena datorită temperaturii ridicate realizate de flacără și simplității procesului de generare a acestui gaz.Flacăra oxiacetilenică este compusă din trei zone.Prima zonă este de culoare albă orbitoare în exterior și ceva mai închisă la interior,constituind miezul flăcării.Zona a doua înconjoară miezul flăcării și este puternic reducătoare deoarece absoarbe oxigenul din metal.În zona a treia se produce o ardere completă cu ajutorul oxigenului din atmosferă.

Sudarea trebuie executată cu zona a doua a flăcării(reducătoare),pentru a se evita oxidarea metalului topit.Un fenomen nedorit la sudare este absorbirea oxigenului și azotului din aer de către metalul topit.Acest fenomen este mult mai redus la sudarea cu gaze decât la cea electrică .

Sensul de executare a sudării se alege în funcție de grosimea piesei și poate fi:

spre stînga sau înainte,când grosimea pieselor este de maximum 6mm;

spre dreapta sau înapoi,la piesele cu perți groși peste 5mm.

Viteza de sudare depinde de grosimea piesei și mărimea duzei utilizate.Este recomandat ca materialul de adaos să aibă aceeași compoziție cu cea a materialului piesei de recondiționat și se prezintă sub formă de vergele sau sârme.

Fluxurile folosite la sudarea cu gaze,în vedrea dizolvării oxizilor din baia de sudare,trebuie să formeze zgure ușoare,fuzibile,care să se poată îndepărta repede.

La sudarea diferitelor materiale se folosesc de regulă:

-pentru fontă:boraxul;

-pentru cupru:boraxul și acidul boric;

-pentru aluminiu:clorură de sodiu,potasiu,litiu,fluorură de potasiu și sulfat de sodiu.

3.6. TEHNOLOGII DE ACOPERIRE TERMICA PRIN PULVERIZARE

(METALIZARE)

Metalizarea prin pulverizare termica este un procedeu tehnologic de acoperire a suprafetelor pieselor, care consta din topirea unui metal de adaos (sub formă de sârmă, vergea sau pulbere) de către o sursă termică ( arc electric, flacără oxigaz, jet de plasmă etc.), pulverizarea materialului topit și proiectarea acestuia cu o viteză mare pe suprafețele care se acoperă.

Procedeul a luat nastere ca urmare a două cerințe:

acoperirea unor piese puternic solicitate cu materiale de adaos incompatibile la sudare,

acoperirea unor piese cu pereți subțiri sau cu diametru mic.

În fucție de materialul de adaos utilizat se pot obține straturi rezistente la solicitari de tipul: abraziune, coroziune, șocuri termice, izolatoare electrice sau termice

Avantajele procedeului:

după metalizare nu vor apărea deformări sau tensiuni interne,deoarece piesa de bază suferă o încălzire redusă;

se pot realiza straturi oricât de groase

stratul obținut este poros,permițând înmagazinarea lubrifiantului,micșorând frecarea la piesele aflate în mișcare;

se pot obține pseudo-aliaje din metale care nu se pot alia în stare topită,cum ar fi plumbul și aluminiul;

Dezavantaje:

stratul metalizat are o rezistență redusă la încovoiere și tracțiune,asemănătoare cu cea a fontei obișnuite;

în straturile metalizate nu se pot executa filete sau canale

nu pot fi prelucrate prin deformare plastică.

Din punctul de vedere al modului cum se realizează topirea materialului de adaos,procedele de recondiționare prin metalizare se clasifică astfel:

cu topirea materialului de adaos cu ajutorul gazelor combustibile;

cu topirea materialului de adaos cu ajutorul arcului electric;

cu topirea materialului de adaos prin curenți de înaltă frecvență;

cu topirea materialului de adaos prin jet de plasmă.

Recondiționarea pieselor uzate,cu investiții minime și cu materiale ușor procurabile,nu se poate realiza decât prin primele două procedee,care vor fi tratate în continuare.

După starea în care se află materialul de adaos,procedele de recondiționare prin metalizare se clasifică astfel;

cu material de adaos sub formă de sârmă;

cu material de adaos sub formă de pulbere.

PROCEDEUL DE RECONDIȚIONARE PRIN PULVERIZARE CU MATERIAL DE ADAOS

SUB FORMĂ DE SÂRMĂ TOPITĂ ÎN FLACĂRĂ OXIACETILENICĂ

Dintre gazele combustibile,acetilena este cea mai indicată pentru topirea sârmei de adaos,deoarece:

produce cea mai înaltă temperatură de ardere;

se evită răcirea sau stingerea flăcării de către curentul de aer comprimat;

se procură mai ușor .

O instalație de metalizare cu sârmă topită în flacără oxiacetilenică se compune din:

sursa de gaz combustibil;

sursa de aer comprimat;

filtre de purificarea aerului comprimat;

sursa de oxigen;

aparatura de reglare și control a presiunii și debitului gazelor;

suporturi de susținere și de curățare a sârmei de adaos;

furtunuri pentru legătura dintre sursele de gaze,aparatură și aparatul de pulverizare.

Fig.9Instalație de metalizare cu sârmă topită în flacără oxiacetilenică

1-compresor de aer;2-filtru uscător pt.aer comprimat;3-butelie de aer comprimat;4-butelie de acetilenă;5-manometrul buteliei de acetilenă;6-butelie de oxigen tehnic;7-manometrul buteliei de oxigen;8-debitmetrul pt.acetilenă;9-filtru purificator de aer;10-pupitru control parametrii aer comprimat;11-debitmetru pt.aer comprimat;12-suport de susținere șicurățare a sârmei de adaos;13-aparat de topire și pulverizare a materialului de adaos;14-purjare aer comprimat.

Sursa de aer comprimat se alege în funcție de parametrii aparatului de topire și pulverizare, dar presiunea nu trebuie să fie mai mică de 0,5 MPa.Sursa de aer comprimat poate fi de tipul:

-instalație centralizată,care lucrează numai cu presiuni scăzute și este folosită numai pentru metalizare;

-compresor de aer comprimat cu instalație de stocare,distribuție și dozare.

filtrele de purificare servesc la eliminarea impurităților,grăsimilor și apei din aerul comprimat.

Sursa de oxigen de la rețeaua intreprinderii sau sau de la butelii de oxigen.

Aparatura de reglare și control a presiunii și debitului gazelor se compune din:

-regulatorul de aer,care realizează reducerea și menținerea valorii presiunii:

-debitmetrul de aer,servește la reglarea debitului de aer;

-reductorul de oxigen,care are rolul de a micșora presiunea oxigenului din butelii;

Suportul pentru susținerea sârmei,un schelet metalic pe care se așază sârma,antrenată de dispzitivul de pulverizare.

Aparatura de topire a metalului de adaos are rolul de a asigura avansarea,topirea și pulverizarea sârmei de adaos.În funcție de modul de utilizare acest aparat poate fi:

de tip rotativ,numit și pistolet de metalizare;

de tip staționar,fixat de obicei în portcuțitul mașinii de strunjit,pe care se execută operația de metalizare.

PROCEDEUL DE RECONDIȚIONARE PRIN PULVERIZARE CU MATERIAL DE ADAOS SUB FORMĂ DE PULBERE TOPITĂ ÎN FLACĂRĂ OXIACETILENICĂ

O instalație de metalizare cu pulbere se compune din:

sursă acetilenică,care poate fi generator sau butelie;

sursă de aer comprimat,inclusiv buteliile de aer și filtrele de purificare;

sursa de oxigen;

furtunul de legătură între sursele de gaze și aparatul de pulverizare;

aparatura de reglare și control;

aparatul de topire și pulverizare a pulberii.

Toate acesoriile instalației sunt asemănătoare cu cele ale instalației de metalizare cu sârmă cu excepția aparatului de topire și pulverizare a pulberii.

Fig.10Procedeul de rcondiționare prin pulverizare cu material de adaos sub formă de pulbere.

În corpul aparatului de metalizat 1 sunt executate canale pentru alimentarea aparatului cu pulbere 2,aer comprimat 3,amestec de oxigen și acetilenă 4 și duzele de pulverizare 5.Materialul de adaos,sub formă de pulbere 2,cade în corpul aparatului 1 și datorită presiunii aerului comprimat 3,este împins prin duzele 5 în conul de flacără 6,creat de arderea amestecului de oxigen și acetilenă.În aceste conuri de flacără 6,materialul de adaos sub formă de pulbere este topit și pulverizat într-un con de pulverizare 7.Materialul pulverizat se depune sub forma unui strat metalizat 8,pe piesa ce trebuie metalizată 9.

Pentru ca acest procedeu să aibă o eficiență sporită,distanța dintre aparatul de metalizat și piesa de metalizat se alege de 200mm.

PROCEDEUL DE RECONDIȚIONARE PRIN PULVERIZARE CU MATERIALUL DE ADAOS SUB FORMĂ DE SÂRMĂ TOPITĂ ÎN ARC ELECTRIC

Acest procedeu de recondiționare folosește ca sursă de căldură pentru topirea materialului de adaos, arcul electric.

Fig.11 Aparat de topire și pulverizare prin arc electric.

Aparatul constă din două ghidaje tubulare curbate 3,prin care trec sârmele materialului de adaos 1 și 2.Mișcarea sârmelor 1 și 2 este imprimată de rolele 5 prin intermediul suporturilor de ghidare 6,care sunt conectate la o sursă de curent.Între cele două ghidaje 3,se găsește tubul 4,prin care aerul comprimat realizează pulverizarea metalului topit,rezultat în urma arcului electric.Aceste aparate pot funcționa atât în c.c.cât și în c.a.

Se recomandă folosirea c.c. deoarece aparatul funcționează mult mai uniform, realizând straturi metalizate omogene.

Pe lângă aparatul de pulverizare o instalație de metalizare mai conține: sursa de aer comprimat,cu buteliile de stocare;sursa de curent electric,care poate fi un redresor sau chiar un grup electrogen de c.c.;tabloul de comandă.

Sursa de c.c. trebuie să sigure menținerea cât mai constantă a valorii tensiunii reglate,pt. A obține un arc electric cât mai stabil,realizând o intensitate de curent optimă pt.topirea aproape instantanee a sârmelor de adaos.

Tabloul electric de distribuție 1 îndeplinește următoarele funcții:

asigură o întârziere de 1,2…1,5 s la pornirea motorului electric de avans a sârmelor;

asigură alimentarea cu curent electric de 24 sau de 12 V a motorului de avans a sârmei,de pe aparatul de metalizare;

prin modificarea turației motorului electric de avans,se asigură viteza de înaintare precisă pt.fiecare sârmă a materialului de adaos;

printr-un sistem de electrovalve se asigură pornirea sau oprirea aerului comprimat,precum și reglarea debitului și presiunii de lucru prescrise.

Fig.12Instalație de metalizare prin pulverizare cu material de adaos sub formă de sârmă topită în arc electric.

1-tablou electric;2-redresor de sudare;3-alimentarea cu aer comprimat;4-cabluri de alimentare pt.aparatul de metalizare;5-cablul de comandă pt.aparatul de metalizare;6-furtn de alimentare cu aer a aparatului de metalizare;7-aparat de metalizare;8-sursă de alimentare cu curent.

TEHNOLOGIA DE RECONDIȚIONARE A PIESELOR PRIN METALIZARE

Procesul tehnologic de recondiționare prin metalizare cuprinde în general următoarele operații:

controlul vizual al pieselor;

curățarea și degresarea;

controlul complex(fisuri,deformații,uzări etc.)

pregătirea suprafețelor de metalizat;

metalizarea propriu-zisă;

prelucrarea suprafețelor metalizate;

controlul final al piesei recondiționate;

conservarea,depozitarea sau montarea piesei recondiționate.