Optimizarea Parametrilor de Sudare

Introducere

Astăzi în idustrie calitatea și viteza de lucru sunt importante însă totul se schimbă când vine vorba de costuri. Orice e posibil în industrie în zilele nostre dar cand vorbim de parte financiara facem atat cat ne permitem. Astfel astazi fiecare reper ce ia nastere se urmareste o imagazinare a gandirii despre cu se va realiza un produs, daca is are locul in aceasta abundenta care exista pe piata, daca da atunci se urmarste o realizare a sa la cele mai inalte performante si in conditii de maxima eficienta economica.

Necesitatea optrimizarii parametrilor de sudare este justificata avandu-se in vedere existentei unei mari varietati de metode si procedee tehnologice, din care se impune alegerea celui mai corespunzator proces tehnologic pentru sudare in conditii de eficienta maxima. Deci se urmareste efectuarea unui proces de sudare la un cost cat mai redus si sa rezulte un nivel de calitate impusa de cerintele tehnologice.

Parametrii de lucru la sudarea MIG/MAG

In functie de calitatea dorita se urmaresc urmatorii parametri: curentul de sudare, tensiunea arcului, viteza de sudare, polaritatea, debitul gazului de protectie, lungimea libera.

Curentul sudare se alege in functie de: varianta de sudare, grosimea de sudat, diametrul sarmei electrod, pozitia de sudare. Conditia de a avea un arc stabil este ca viteza de avans a sarmei sa fie egala cu viteza de topire a acestia.

In tabelul de mai jos se prezinta limitele pentru curentii de sudare in functie de diametrul sarmei electrod.

Tensiunea arcului se alege in functie de: gazul de protectie, curntul de sudare, pozitia de sudare, geometria imbinarii.

De obicei, tensiunea arcului este cu 2-3 V mai mare in cazul amestecurilor de gaze de protectie fata de cea utilizata la sudarea in .

Daca tensiunea arcului este mare, atunci creste lungimea arcului, latimea depunerii este mai mare, iar patrunderea este mai mica. De asemenea, baia de metal devine mai fluida, iar la sudarea MAG se produce o ardere intensa a elementelor de aliere.

In cazul unor tensiuni mai reduse, lungimea arcului scade, creste patrunderea si se micsoreaza latimea depunerilor. De asemenea, arderea elementelor de aliere nu mai este atat de pronuntata.

Viteza de sudare se alege in functie de: varianta de sudare, mod de sudare(mecanizata in cazul de fata) rezulta o viteza de sudarea care depaseste 40 cm/min.

Polaritatea este de obicei, la sudarea MIG/MAG, in curent continuu, polaritatea fiind inversa (polul + se leaga la sarma electrod). Se utilizeaza polaritatea inversa pentru ca: stabilitatea arcului este mai buna, creste patrunderea, stropirea este mai redusa. In cazul in care procedeul MIG/MAG se utilizeaza la incarcari de suprafete, atunci se utilizeaza polaritatea directa (polul – se leaga la sarma electrod).

Debitul gazului de protectie in cazul sudarii otelurilor, 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 in vedere si diametrul duzei de gaz. Cu cat acesta este mai mic, cu atat debitul gazului trebuie sa fie ma scazut pentru a nu se produce turbulente.

Lungimea libera se alege in functie de tipul arcului electric. Astfel, pentru arcul in scurtcircuit se alege o lungime libera de 10 – 15 mm(fig….), iar pentru arcul prin pulverizare lungimea libera va fi de 20 -25(fig..).

In cele de mai sus se prezinta un sir de recomandari pentru fiecare parametru in parte, insa se vede ca in fiecare recomadare este o toleranta. Asa cum se vede exista o multime de combinatii. Pentru stabilirea parametrilor de care ai nevoie in procesu de lucru specific avem nevoie de mai mult studiu. Acest studiu se desfasoara in laboratorul de sudura acolo unde, se specifica parametrii pentru fiecare procedeu de sudura in parte si se intocmeste WPQR-ul specific.

Aspecte economice in operatia de sudare

Costul global al operatlei de sudare se descompune în:

costul metalului depus prin sudare;

costuri auxiliare;

Costul metalului depus – produsul dintre cantitatea de metal ce se va depune prin sudare si pretul unui kilogram de metal depus.

Costurile auxiliare se refera la:

eliminarea rebuturilor si la repararea zonelor cu defecte;

calificarea procedurilor de sudare și a sudorilor;

diversele verificări, exarninări și încercări;

preîncalzire;

uscarea și păstrarea materialelor pentru sudare;

pregătirea îmbinărilor;

curătirea sudurilor;

corectarea deformațiilor,

costurile generale ale atelierului;

De obicei, aceste costuri nu sunt cunoscute cu exactitate și de aceea ele trebuie determinate. Pentru a se evita interpretari greșite se prezintă cateva elemente de bază.

Valori nominale

Valoarea nominală reprezintă o mărime asociată unui domeniu bine definit. De exemplu, la o sârmă pentru sudare MAG, cu diametrul nominal de 1,0 mm, o toleranță la diametru de ± 0,02 mm va conduce la o abatere de 8% asupra greutății metalului depus în cazul în care viteza de avans a sârmei este constantă.

Valori masurate

Sub rezerva ca aparatele de masură sunt etalonate corect, toate valorile măsurate conduc la o incertitudine datorită preciziei de citire, ceea ce implică inclusiv clasa de precizie a instrumentului de măsură.

4.8.2 – CANTITATEA DE METAL DEPUS

Această cantitate se calculează prin descompunerea geometriei îmbinării în forme geometrice simple. Un exemplu de calcul este prezentat în figura 4.8.1.

Aria totală a secțiunii transversale a rostului înmulțită cu lungimea îmbinării și cu greutatea specifică a metalului depus, dă cantitatea teoretică a metalului depus prin sudare.

Valori pentru greutatea specifică:

pentru otel carbon: 7,8 x .

pentru otel inoxidabil austenitic: ;

pentru aliaje de nichel: ;

pentru aliaje de aluminiu: ;

În tabelul 4,8,1 se prezintă formule de calcul pentru diverse geometrii ale rosturilor.

4.8.3 – costul materialelor pentru sidare

Costul unui kilogram de metal depus prin sudare se stabileste prin insumarea:

costurile referitoare la manopera;

costul materialelor pentru sudare;

costurile referitoare la energia electrica consumata;

costurile referitoare la amortizari;

La procedeele de sudare manuală, în mod frecvent, în țările dezvoltate, costul manoperei reprezintă între 70 și 90% din costul total al operației de sudare, iar costul materialelor pentru sudare reprezintă între 10 și 20%.

Costul materialelor pentru sudare cuprinde costurile referitoare la materialele pentru sudare propriu-zise, costurile referitoare la gazele de protecție, a fluxurilor pentru sudare, a materialelor pentru sustinerea rădăcinii.

Costul materialelor pentru sudare reprezinta raportul dintre pretul unitar pentru 1 kg de material consumabil si randamentul procedeului de sudare.

Pentru a determina costul materialelor pentru sudare, se va tine cont si de cheltuielile legate de transportul acestora, de ambalarea lor, de receptia acestora.

Randamentul este caracteristic fiecarui procedeu de sudare, el depinzand si de conditiile de utilizare. In tabelul 4.8.2 se prezinta pentru diferite procedee de sudare valori pentru randament.

Costul gazului de protectie reprezinta produsul dintre pretul unitar al gazului [RON] si debitul de gaz [] raportat la rata depunerii.

Costul fluxului de sudura se estimeaza pornind de la procentul de consum in raport cu sarma de sudura.

Costul materialelor pentru sustinerea radacinii depinde de lungimea sudurilor.

4.8.4 – COSTUL MANOPEREI

Costul manoperii reprezinta tariful orar impartit la produsul dintre rata depunerii si durata activa.

Tarif orar – costul manoperii directe [RON/ora], incluzand tot ce tine de salariu (prime, ore suplimentare, impozite, asigurari etc).

Rata depunerii – cantitatea de metal depus [kg/ora] cu un arc electric care arde in permanenta.

Durata activa – raportul dintre durata de functionare in sarcina si durata unui ciclu de sudare.

Durata activa caracterizeaza serviciul intermitent periodic si se exprima in procente.

4.8.5 – COSTUL ENERGIEI

In tarile dezvoltate industrial, costul energiei electrice utilizate la sudare, reprezinta intre 2 si 5% din costurile toate ale operatiei de sudare.

Este o cheltuiala care depinde, in principal, de parametrii regimului de sudare. Costul energiei reprezinta produsul dintre pretul unui KWh [RON], intensitatea curentului de sudare si tensiunea arcului raportat la produsul dintre randamentul sursei si rata depunerii.

Randamentul sursei variaza in functie de sarcina aplicata el fiind mai mare pentru zona de jos de reglare a sursei de curent. El depinde de factorul de putere (cosφ), care depinde, la randul sau, de sarcian aplicata.

Pentru calcule se pot lua urmatoarele valori pentru randament:

0.85 pentru transformare de sudura,

0.80 pentru redresoare de sudura;

0.60 pentru generatoare de sudura.

4.8.6 – COSTURI LEGATE DE AMORTIZARE

Aceste costuri se refera la cheltuielile legate de amortizarea echipamentelor de sudare (surse, capete de sudare, piese de schimb, echipamente diverse). Costurile de amortizare reprezinta raporturile dintre suma amortizarii anuale si cheltuielile de intretinere si produsul dintre rata depunerii, durata activa si numarul orelor de functionare.