Procedee de Reconditionare Prin Sudare

CUPRINS

=== Procedee de reconditionare prin sudare ===

CUPRINS

Capitolul 1.

PREZENTAREA PRODUSULUI

Încărcarea prin sudare electrică este unul dintre procedeele frecvent utilizate datorită avantajelor multiple pe care le oferă în activitatea de remaniere a defectelor de fabricare sau apărute în exploatare.

Încărcarea prin sudare reprezintă operația prin care un material de adaos este depus printr-un procedeu de sudare pe un material de bază în scopul obținerii unor caracteristici sau dimensiuni dorite. De obicei, aceste caracteristici se referă la o rezistență ridicată la diferite forme de coroziune, uzură sau eroziune.

În comparație cu alte procedee de acoperire sau tratament termic superficial, ca de exemplu cementarea, grosimea stratului depus prin încărcare prin sudare este mult mai mare, în general fiind de ordinul (3…10) mm.

Încărcarea prin sudarea devine rentabilă atunci când se remediază piese voluminoase care prin alte procedee nu s-ar putea remedia și deci ar fi necesară scoaterea lor din uz.

Remedierea prin încărcare a acestor piese prezintă avantaje certe legate de:

economii de materii prime și energie, prin prelungirea duratei de viață a produsului;

posibilitatea de modificare a compoziției chimice și a microstructurii stratului depus, acest lucru ducând la creșterea performanțelor în exploatare;

reducerea costurilor de producție.

Realizarea eficientă a pieselor încărcate este condiționată de cunoașterea și utilizarea judicioasă a caracteristicilor specifice tuturor componentelor folosite la obținerea ansamblului dintre metalul de bază și cel de adaos.

1.1. DESCRIEREA PRODUSULUI

Tema prezentului proiect se referă la șinele de cale ferată de tip 40; 45; 49 conform STAS 2953 – 80, 2954 – 80, realizate din mărcile de oțeluri OS 70, OS 90 A și OS 90 B, conform STAS 1900 – 80, și la recondiționarea aparatelor de cale (inimi de încrucișare), produse din mărcile de oțeluri menționate.

Inimile de încrucișare reprezintă subansamblurile pe care se încrucișează muchiile de rulare ale aparatelor de cale.

Notarea șinelor de cale ferată se face conform STAS 2953 – 80; șina de cale ferată tip 49 – 15, și are următoarea semnificație:

șină grea de cale ferată;

masă liniară de 49 [kg/m];

profilul tip și lungimea.

Șinele grele de cale ferată se clasifică după standarde, în două clase de calitate:

calitatea I;

calitatea II.

Șinele de calitatea a II – a nu se utilizează în linie curentă și directă, respectiv pe liniile de primire și expediere a trenurilor din stațiile de cale ferată.

Inimile aparatelor de cale ferată sunt subansamblurile pe care se încrucișează muchiile de rulare ale aparatelor de cale ferată.

Clasificare:

inimă simplă;

inimă dublă;

inimă cu două vârfuri;

inimă cu trei vârfuri.

Figura 1.1. Inimă de încrucișare simplă și dublă . Reprezentare schematică

1.2. CONDIȚII TEHNICE

Condițiile tehnice impuse șinelor de cale ferată sunt stabilite în STAS 1900 – 89.

Prezentul standard stabilește condițiile tehnice generale pe care trebuie să le îndeplinească șinele de cale ferată cu masă liniară peste 35 [kg/m] laminate din oțel. Șinele se laminează pe șarje de elaborare într-o singură tranșă. După laminare, răcirea șinelor din marca OS 70 se face pe patul de răcire, iar a șinelor din mărcile OS 90 A și OS 9O B în groapa de răcire. Se admite o singură îndreptare la rece a șinelor pe mașina cu role în plan orizontal și în plan vertical. Aceasta operație trebuie să se execute fără șocuri. După îndreptarea pe mașina cu role, săgeata maximă admisă în plan vertical și orizontal trebuie să fie 0,70 mm/1,5 m. La verificare săgeata trebuie să fie cât mai departe de exteriorul șinei de cale ferată.

La recondiționarea prin sudare a defectelor de suprafață a șinelor și pieselor aparatelor de cale, trebuie respectate următoarele condiții tehnice:

rezistența minimă la tracțiune a materialului depus să fie de 700 [N/mm2];

alungirea minimă a metalului depus să fie de 14 %;

la șină lungirea maximă a suprafeței încărcate cu cordoane de sudură să fie de maxim 250 mm și adâncime maximă de 10 mm;

pentru inima de încrucișare, lungimea stratului va putea fi de 400 mm cu o adâncime de 8 mm;

formele și dimensiunilor inimilor de încrucișare recondiționate vor corespunde desenelor de execuție si nu trebuie să prezinte deformări în plan vertical;

suprafețele recondiționate trebuie să fie plane ;

se admite o abatere de max. 1 mm de la planeitate, la controlul cu o riglă metalică de 0,5 m;

recondiționarea inimilor de încrucișare din linii curente și directe din stații, se execută în atelier;

duritatea suprafețelor după recondiționare va fi cuprinsă între 250 – 350 HB;

după recondiționarea se face polizarea șinelor și aparatelor de cale în vederea realizării profilului inițial;

1.3. Defecte care apar în exploatare

Șinele și piesele aparatelor de cale care vin în contact direct cu materialul rulant, în timpul exploatării, pot suferi unele defecte de suprafață ca: rizuri, exfolieri, etc.

Apariția acestor defecte este determinată de fenomenele complexe care au loc în timpul rulării materialului feroviar, la contactul roată – șină, datorită presiunii bandajelor, forțelor de frecare și frânare.

În aceste condiții pentru a evita scoaterea din uz a cupoanelor de șină sau a părților componente ale aparatelor de cale, se poate realiza operația de recondiționare prin sudare (încărcare) a acestor componente.

Prin încărcare se urmărește realizarea profilului inițial al reperelor cât și sporirea rezistenței la uzură și oboseală a acestora.

Prezenta tehnologie nu se aplică șinelor de cale ferată confecționate din oțeluri aliate (oțeluri manganoase sau înalt aliate) sau tratate termic. De asemenea nu se vor repara prin acest procedeu vârfurile de ace cu uzuri sau știrbituri.

Domeniul de temperatură în șină la aplicarea acestei tehnologii, la calea fără joante este între + 5 ºC și temperatura de fixare a tronsonului (conform regulamentelor interne S. N.C.F.R.).

Defectele de tipul rizurilor și exfolieri, precum și modificările de formă ale profilului șinei în plan orizontal sunt determinate de următoarele cauze:

frânarea de urgență, în parcurs a materialului rulant;

uzura bandajului (locuri plane sau bracuri) materialului rulant;

modificări ale ecartamentului ca urmare a degradării infrastructurii.

1.4. MATERIALUL DE BAZĂ

Natura materialului, proprietățile mecanice și compoziția chimică sunt conform STAS 1900 – 89.

Prezentul standard stabilește condițiile tehnice generale de calitate pe care trebuie să le îndeplinească șinele grele de cale ferată cu masa liniară peste [35 kg/m] , laminate din oțel, utilizate în construcția de căi ferate.

Materialul utilizat este OS 70, OS 90 A și OS 9O B de fabricație ZENICA Yugoslavia.

1.4.1. COMPOZIȚIA CHIMICĂ

Compoziția chimică pe oțel lichid este prezentată în tabelul 1.1.:

Tabelul 1.1 Compoziția chimică a oțelurilor

OBSERVAȚII :

Prin acord între părți, limitele valorilor fixate pentru compoziția chimică pot fi ușor modificate în scopul obținerii caracteristicilor mecanice minime prescrise pentru profilul comandat și în funcție de procedeul de fabricație.

Mărcile de oțel OS 90 A și OS 90 B se videază.

Alegerea procedeului de elaborare este la latitudinea producătorului, acesta fiind însă obligat a comunica beneficiarului, la cerere, procedeul ales.

1.4.2. CARACTERISTICILE MECANICE

Caracteristicile mecanice ale oțelurilor sunt prezentate în tabelul 1.2.

Tabelul 1.2 Caracteristici mecanice ale oțelurilor

OBSERVAȚII

Varianta de verificare a rezistenței la șoc se stabilește prin contract.

Epruvetele pentru încercarea la tracțiune prelevate din mărcile OS 90 A și OS 90 B pot fi încălzite la 100 ºC timp de maximum 2 ore.

Verificarea calității șinelor grele de cale ferată se face pe loturi provenite din una sau mai multe șarje de elaborare, laminate într-o singură tranșă

Verificarea compoziției chimice se face conform standardelor de compoziție chimică.

Încercarea la tracțiune se execută conform STAS 200 – 87 pe epruvete cilindrice cu următoarele dimensiuni:

d0 = 10 mm;

S = 78,5 mm2;

Lc = 60 … 70 mm;

L0 = 50 mm.

Probele se decupează la rece din șina de la piciorul lingoului.

1.4.3. COMPORTAREA LA SUDARE

Comportarea la sudare este o noțiune care caracterizează aptitudinea unui material de a fi sudabil fără precauții speciale, printr-un anumit procedeu și pentru un anumit scop.

Comportarea la sudare este influențată de:

materialul de bază;

tehnologia de sudare.

Materialul de bază influențează comportarea la sudare prin compoziția chimică, structura metalurgică și însușirile fizice.

Deoarece oțelurile utilizate la realizarea șinelor de cale ferată au un conținut de carbon C > 0,22 % se consideră condiționat sudabile.

În aceste condiții pentru obținerea unor suduri de calitate se recomandă următoarele masuri tehnologice:

Preîncălzirea – prin preîncălzire se reduc vitezele de răcire și ca urmare pericolul de durificare. Valoarea temperaturii de preîncălzire se alege în funcție de conținutul de carbon și de procedeul de sudare;

Sudarea cu energie liniară mare – această măsură are efecte asemănătoare cu preîncălzirea;

Realizarea unui cordon cu plasticitate ridicată – se face prin alegerea convenabilă a materialelor de sudare;

Comportarea la sudare este influențată de elementele din compoziția chimică după cum urmează:

Siliciul – este un puternic dezoxidant care influențează caracteristicile mecanice neesențial. Prezența siliciului este un indiciu că oțelul a fost calmat;

Manganul – mărește rezistența la rupere și limita de curgere fără a deranja prelucrabilitatea. Acționează ca dezoxidant și leagă sulful reducând pericolul de fisurare la cald;

Fosforul – conduce la mărirea rezistenței la rupere și a limitei de curgere, dar înrăutățește prelucrabilitatea. Prezența sa mărește susceptibilitatea la rupere fragilă;

Sulful – prezența în cantități mari crește pericolul de fisurare la cald și ușurează prelucrarea prin așchiere.

Datorită conținutului ridicat de carbon, pentru evitarea fragilizării materialului se optează pentru aplicarea unei preîncălziri la o temperatură de 350 – 400 ºC.

Preîncălzirea conduce la o uniformizare a câmpului termic respectiv la reducerea tensiunilor și deformațiilor.

De asemenea preîncălzirea favorizează procesul de difuzie al hidrogenului și ca urmare, diminuează pericolul fragilizării prin hidrogen.

Valoarea temperaturii de preîncălzire se alege din tabelul tehnologic 1.3.

Tabelul 1.3. Determinarea temperaturii de preîncălzire

CAPITOLUL 2.

PROCEDEE DE RECONDIȚIONARE

PRIN SUDARE

În cadrul temei se optează pentru două procedee:

recondiționare prin sudare cu electrozi înveliți;

recondiționare prin sudare în mediu de gaz protector cu sârmă tubulară.

2.1. SUDAREA CU ELECTROZI ÎNVELIȚI

Sudarea cu electrozi înveliți este un procedeu manual, operatorul sudor efectuând toate operațiunile necesare realizării îmbinării sudate. Avantajele oferite de acest procedeu sunt următoarele:

universalitate mare, putându-se suda aproape toate metalele și aliajele metalice;

calitatea sudării este bună;

posibilitatea sudării în orice poziție;

echipamentul de sudare simplu și ușor de întreținut, nu necesită personal înalt calificat.

Sudarea manuală cu electrozi înveliți prezintă însă unele dezavantaje care constau în:

productivitatea este scăzută;

apar pierderi mari de material;

calitatea sudării depinde de sudor.

Diluția materialului de bază obținută cu acest procedeu este relativ mare

Schema procedeului este prezentată în figura 2.1.

Figura 2.1. Sudare cu electrozi înveliți

Arcul electric este amorsat între electrodul învelit și piesa care se sudează. Arcul electric topește materialul de bază și vârful electrodului formând baia topită. Aceasta este protejată față de acțiunea atmosferei prin stratul de zgură lichidă și gazele generate de învelișul electrodului.

Amorsarea procesului de sudare se face prin atingerea electrodului de piesă și retragerea sa la o anumită distanță. Sudarea se face în curent continuu sau alternativ, sursa de curent având o caracteristică căzătoare.

Menținerea constantă a puterii arcului se face de către operatorul sudor prin sistemul de reglare exterioară,( prin controlul lungimii arcului).

După solidificare, sudura este acoperită cu un strat de zgură care trebuie îndepărtat integral. La sudarea în mai multe treceri, rosturile de zgură pot conduce la producerea unor defecte de sudură (incluziuni de zgură).

2.2. SUDAREA ÎN MEDIU DE GAZ PROTECTOR CU

SÂRMĂ TUBULARĂ

Este unul din cele mai recente procedee de sudare, la care electrodul sârmă plină a fost înlocuit cu sârmă tubulară.

Arcul electric este amorsat între electrodul fuzibil ( sârmă tubulară) și piesă. Sudarea se desfășoară într-un mediu de gaz protector.

Schema de principiu a procedeului este prezentată în figura 2.2.

Procedeul este foarte productiv deoarece sârmele tubulare suportă densități de curent foarte mari în comparație cu celelalte materiale de adaos (120…180 A/mm2).

Protecția băii metalice este foarte bună datorită jetului de gaz ce înconjoară sârma tubulară la ieșirea din pistolet. Calitatea și forma îmbinării sudate sunt foarte bune.

Controlul arcului electric la sudare se realizează prin mecanismul de autoreglare (reglare internă) viteza de avans a sârmei fiind constantă. În cazul sârmelor tubulare procedeul are o variantă de sudare fără gaz de protecție, protejarea băii metalice fiind realizată de fluxul din interiorul sârmei.

În acest caz sârmele utilizate poartă denumirea de sârme cu autoprotecție.

Procedeul se poate folosi în varianta semi-mecanizată și mecanizată. Sudarea se realizează în curent continuu, polaritate inversă, sursa de sudare având o caracteristică externă rigidă. Are un grad înalt de universalitate, atât din punct de vedere al materialelor sudabile cât și al pozițiilor de sudare.

Figura 2.2. Sudare în mediu de gaz protector

În funcție de diametrul sârmei rata depunerii este foarte mare, ea putând ajunge la circa 10 kg/h. Procedeul are însă o flexibilitate mai redusă decât sudarea cu electrozi înveliți, pentru efectuarea sudării fiind necesare un spațiu de acces mai mare. Utilajul de sudare este mai complicat și ca atare mai scump. Efectuarea sudării în aer liber, în condiții de curenți de aer (vânt) este îngreunată de deteriorarea nivelului de protecție al materialului topit.

Pentru sudare se utilizează ca materiale: sârma de sudare și gazul de protecție.

Capitolul 3.

TEHNOLOGII DE RECONDIȚIONARE

PRIN SUDARE

3.1. PREGĂTIREA PENTRU SUDARE

O condiție esențială în obținerea unei îmbinări sudate de calitate o constituie pregătirea corespunzătoare a componentelor de sudare. Acest lucru se referă la alegerea suprafețelor componente și la elaborarea tehnologiilor de sudare.

3.1.1. PREGĂTIREA SUPRAFEȚELOR DE ÎNCĂRCAT

Pregătirea pieselor pentru încărcare se face parcurgând trei etape obligatorii:

curățirea externă a pieselor, astfel ca suprafețele lor să nu mai aibă nici o urmă de impurități( uleiuri, vaselină, rugină, etc.) depuse în timpul exploatării lor;

îndepărtarea porțiunii defecte (scoaterea fisurilor, porilor și incluziunilor) și eliminarea concentratorilor de tensiune (crestături sau schimbări bruște de secțiune) prin racordări bine alese.

poziționarea pieselor pentru sudare și asigurarea condițiilor termice corespunzătoare materialului de bază

Sudarea se face cu procedeul și tehnologia potrivită recondiționării sau încărcării compatibile cu materialul de bază și cu grosimea pieselor operate. Alegerea materialului de adaos se realizează în conformitate cu:

performanțele ce se așteaptă de la piesa care a fost recondiționată;

procedeul de încărcare ales;

natura solicitărilor care a determinat uzura.

Șinele și piesele aparatelor de cale care vin în contact direct cu materialul rulant, în timpul exploatării suferă o serie de defecte de suprafață cum ar fi:

rizuri;

exfolieri;

defecte determinate de patinarea roților, etc.

În cadrul pregătirii componentelor pentru încărcare, la recondiționarea șinelor se realizează polizarea zonelor cu defect în vederea obținerii unor suprafețe cu racordări cât mai line spre materialul sănătos, evitându-se concentratorii de tensiune. Se recomandă un control ultrasonic al piesei de reparat și un control cu lupa, de către organul C.T.C.

Recondiționarea inimilor de încrucișare prin sudură în arc electric se execută pe cât posibil în atelier, inima fiind scoasă din cale.

La recondiționarea în cale se vor lua măsuri, ca în timpul execuției, inima să fie la adăpost de curenții de aer sau intemperii.

După montarea inimii încrucișare pe stand se execută curățirea brută a suprafețelor uzate cu rașcheta și peria de sârmă, apoi curățirea completă a urmelor de murdărie cu flacără oxiacetilenică urmată de îndepărtarea cu peria de sârmă a resturilor.

Se încălzesc cu flacăra oxiacetilenică, până la roșu deschis, bavurile de pe vântul și aripile inimii și se taie mecanic. Prin încălzirea la roșu deschis (a zonelor de recondiționat) se depistează ușor, în afara bavurilor, eventualele așchii de material nedesprinse, precum și muchiile eventualelor fisuri, prin culoarea diferită (galben deschis) pe care o capătă muchiile acestora.

Se curăță cu polizorul suprafețele de recondiționat și muchiile acestora, atât pe vârf cât și pe aripile inimii. Înainte de sudură, suprafețele de recondiționat vor fi șterse cu bumbac uscat înlăturându-se orice urmă de impurități. Curățirea incompletă compromite calitatea sudurii prin apariția de sulfuri sau incluziuni în stratul de metal depus. Suprafețele de recondiționat, vor fi prelucrate în suprafețe uniforme, pe cât posibil plane, ușor pierdute spre capete.

3.1.2. ALEGEREA MATERIALELOR DE ADAOS

Alegerea materialului de adaos se face în funcție de compoziția chimică și caracteristicile mecanice ale metalului de bază, temperatura de exploatare, nivelul solicitărilor, riscul de fisurabilitate a cusăturii, grosimea materialului, poziția de sudare etc.

Prezentul proiect recomandă la recondiționarea prin încărcare a șinelor și aparatelor de cale folosirea a două procedee de încărcare;

recondiționarea prin sudare cu electrozi înveliți, în cazul șinelor și aparatelor de cale reparate în linie curentă sau stație;

recondiționarea prin sudare în mediu de gaz protector cu sârmă tubulară, în cazul reparațiilor executate în atelier sau pe șantier.

3.1.2.1. MATERIAL DE ADAOS PENTRU SUDAREA CU

ELECTROZI ÎNVELIȚI

La alegerea materialului de adaos se ține cont de corelația dintre compoziția chimică și caracteristicile mecanice ale materialului de bază (oțelul din șină) și cele ale materialului de aport.

Se recomandă folosirea următoarelor tipuri de electrozi înveliți : E. I 25 B și E.I 4O B.

ELECTRODUL E.I. 25 B.

Simbolizarea acestuia conform STAS 1125/6- 90 este EH 1 , CO 2, Cr. 1, 250.B.2.O. Simbolizarea tipurilor de electrozi din grupa V se face prin grupul de litere EH urmate de cifre care indică grupa de aliere. E I 25 B este un electrod bazic prin înveliș. Metalul depus este slab sau mediu aliat având C = max. 0,4 %. Compoziția chimică a metalului depus prin sudare este prezentată în tabelul 3.1:

Tabelul 3.1. Compoziția chimică a metalului depus

Duritatea medie a metalului depus 25 – 37 HRC. Duritatea depunerii nu variază semnificativ cu numărul de straturi. Comportarea la sudare este specifică electrozilor cu înveliș bazic, arcul este stabil, topirea se face în picături mari. Pătrunderea medie la sudare ( Ф 4 mm) este de 1,5 mm. Metalul depus este prelucrabil prin așchiere, fără tratament termic. Înainte de utilizare electrozii se vor usca în mod obligatoriu timp de 2 ore la 250 – 300 ºC .

La încărcarea oțelurilor greu sudabile sau a pieselor cu grosimi foarte mici, se recomandă preîncălzirea în vederea prevenirii fisurării.

ELECTRODUL EI 40 B

Simbolizarea acestuia conform STAS 1125/6-90 este EHI CO 2. Cr.2. 400 B.20. EI 40 B este un electrod bazic pentru încărcarea prin sudare, aliat prin înveliș și aparține grupei l de aliere. Compoziția chimică informativă a metalului depus prin sudare este prezentată în tabelul 3.2:

Tabelul 3.2. Compoziția chimică a metalului depus.

Comportarea la sudare este specifică electrozilor cu înveliș bazic ,arcul este stabil, topirea se face în picături mari. Metalul depus atinge duritatea normală pe stratul 2.

Duritatea medie a metalului depus pe diferite straturi este prezentată în tabelul 3.3:

Tabelul 3.3. Duritatea medie a metalului depus pe diferite straturi.

Pătrunderea medie la sudare (Ф 4 mm) este de 2,0 mm. Durabilitatea la uzare abrazivă este redusă. Se sudează în toate pozițiile exceptând poziția vertical descendentă, utilizând curent continuu. Înainte de utilizare electrozii se vor usca în mod obligatoriu timp de 2 ore la 250 – 300 ºC. La încărcarea oțelurilor greu sudabile sau a pieselor cu grosimi mari se recomandă preîncălzirea acestora la 150 – 250 ºC în vederea prevenirii fisurării. Metalul depus se prelucrează prin așchiere.

3.1.2.2. MATERIALE DE ADAOS PENTRU SUDAREA

ÎN MEDIU DE GAZ PROTECTOR CU SÂRMĂ TUBULARĂ

Pentru încărcarea în mediu de gaz protector cu sârmă tubulară se utilizează ca materiale de adaos sârmă tubulară și gazul de protecție. Compoziția chimică a sârmei trebuie să conțină elemente dezoxidante și în primul rând manganul și siliciu. Se recomandă ca raportul concentrațiilor de Mn și Si să fie de circa. 2 – 2,5.

SÂRMĂ TUBULARĂ STI – 3 Cr.

Simbolizarea acestui tip de sârmă conform STAS 11587 – 83 este STI G.B.4.0.

G – sârmă tubulară pentru sudarea în mediu de gaz protector;

B – caracterul miezului este bazic;

4 – poziția de sudare este orizontală și orizontală în jgheab.

O – curent continuu, CC +

Metalul depus este ductil și rezistă bine la șocuri. Se poate prelucra prin așchiere cu scule din metal dur. Duritatea metalului depus 340-400 HB.

Compoziția chimică a metalului depus prin sudare este prezentată în tabelul 3.4.

Tabelul 3.4. Compoziția chimică a metalului depus

Se sudează cu o sursă de curent continuu, cu caracteristică rigidă cu polul pozitiv la sârmă. Lungimea capătului liber este de cca.15 – 25 mm. În timpul sudării temperatura între cordoane nu va depăși 250 ºC. Sârma tubulară se livrează pe bobine de material plastic, în cutii de carton protejate la interior cu folie de polietilenă.

GAZUL DE PROTECȚIE – BIOXID DE CARBON

Bioxidul de carbon este un gaz inodor, incolor, slab înțepător, mai greu decât serul (ρ = 1,9765 kg/m3), cu potențial de ionizare ridicat (14,4 eV). Pentru sudare se vor respecta următoarele condiții:

puritatea mai mare de 99,5 %;

umiditatea trebuie să fie mai mică decât 300 ml apă/ 1000 litri de CO2 (optim 70 ml apă / 1000 l de CO2).

Se livrează în stare lichefiată, la presiunea de 55 atmosfere, în butelii de culoare neagră. Masa unei butelii este de aproximativ 45 kg, iar masa de gaz din butelie este de 20 kg de CO2 lichid.

Prin evaporarea unui kg CO2 lichid la temperatura de 0 ºC și presiune atmosferică rezultă 509 l de CO2 gaz. Presiunea gazului din butelie rămâne aproximativ constantă până la consumarea gazului, ceea ce face dificilă aprecierea cantității de gaz rămas în butelie.

Prezența apei sub formă de vapori în gaz produce pori în cusătură și împroșcări de material sub formă de stropi. Reducerea conținutului de apă se face prin montarea unui uscător de gaz la butelie.

Conform STAS 2962/86 pentru sudare se recomandă tipul de gaz S.

3.2. TEHNOLOGII DE ÎNCĂRCARE PRIN SUDARE CU ELECTROZI ÎNVELIȚI ȘI ÎN MEDIU DE GAZ PROTECTOR

Alegerea procedeului de sudare depinde de caracteristicile cerute, de caracteristicile formă și dimensiune al piesei, de tipul materialului de bază, precum și de condițiile economice ale aplicației. La stabilirea tehnologiilor de încărcare se au în vedere particularitățile specifice realizării îmbinărilor sudate eterogene.

3.2.1. ÎNCĂRCAREA CU ELECTROZI ÎNVELIȚI

Acest procedeu se aplică la remanierea defectelor din șină atunci când recondiționarea se face la fața locului, în linie curentă sau în stațiile de cale ferată.

Parametri de sudare ce sunt necesari a fi calculați sunt :

diametrul electrodului;

curentul de sudare;

tensiunea arcului;

numărul de treceri;

viteza de sudare;

energia liniară

Tehnologia prezentată folosește electrodul EI 25 B.

DIAMETRUL ELECTRODULUI – încărcarea se face cu electrozi de diametrul Φ=4 mm și Φ=5 mm în funcție de înălțimea rostului.

În urma polizării zonei cu defect se obțin diferite tipuri de rosturi. Pentru un defect lateral, în urma prelucrării mecanice se obține un rost ca cel din figura 3.1.

Figura 3.1. Rost pentru încărcare

Aria rostului se calculează astfel :

Ar = = 250 mm2

Aria cusăturii se va calcula cu relația :

Ac = ( 1,1 …… 1,4 ) Ar

Ac = 1,2 * Ar = 300 mm2

Numărul de treceri :

nt =

At – aria trecerilor de umplere a rostului :

At = 20 …. 40 mm2

nt = = 10 treceri

Dispunerea trecerilor în rost se face ca în figura 3.2 :

Figura 3.2. Dispunerea trecerilor în rost

Încărcarea se face până când se obține o supraînălțare de 1…1,5 mm, care se prelucrează mecanic ulterior.

CURENTUL DE SUDARE

folosind densitatea de curent J:

Is=

de – diametrul electrodului

J – densitatea de curent

J =12 … 18 A/mm2

Is ==163,36 A

pentru de = 4 mm

Is==255,25 A

pentru de = 5 mm

folosind relațiile statistice

Is = (20 + 6de)de

de – diametrul electrodului

Is=(20+64)4=166 A

pentru de = 4 mm

Is=(20+65)5=250 A

pentru de = 5 mm

Ținând cont de recomandările producătorilor alegem :

Is=15010 A

pentru de= 4 mm

Is=21010 A

pentru de= 5 mm

Felul și polaritatea curentului sunt cele recomandate de producător, adică curent continuu cu pol pozitiv la electrod.

TENSIUNEA ARCULUI

se calculează cu relația :

Us = 16 + 0,05Is

Us = 16 + 0,05150;

Us = 23,5 V

Us = 16 + 0,05210;

Us = 26,5 V

Se alege

Us = 241 V

pentru de= 4 mm

Us = 271 V

pentru de= 5 mm

VITEZA DE SUDARE

folosind coeficientul de umplere

Vs=

– coeficient de depunere

= 8,5 [gr/Ah]

– valoare recomandată de literatura de specialitate pentru de= 4 mm

– densitatea materialului

= 7,8 [gr/cm3]

Is – curentul de sudare

Atr – aria trecerii

Vs == 20,95 [cm/min]

Vs == 19,45 [cm/min]

unde :

=8,67 [gr/Ah]

pentru de=5 mm

Se recomandă :

Vs= 21(1….2) [cm/min]

pentru de= 4 mm

Vs= 19(1….2) [cm/min]

pentru de= 5 mm

ENERGIA LINIARĂ

se calculează cu relația

El =

Ua – tensiunea arcului [V]

Is – curentul de sudare [A]

Vs – viteza de sudare [cm/min]

El == 10288 [J/cm]

pentru de= 4 mm

El==17905 [J/cm]

pentru de= 5 mm

Parametri tehnologici de sudare sunt prezentați în tabelul 3.5

Tabelul 3.5. Parametri tehnologici de sudare

Pentru prevenirea fisurării înainte de începerea operației de încărcare se aplică un tratament termic de preîncălzire.

MODUL OPERATOR

În vederea asigurării calității metalului depus prin sudare este necesară respectarea unor condiții de aplicare a procedeului de sudare după cum urmează:

se preîncălzește zona supusă încărcării utilizând arzătoare oxiacetilenice sau cu propan. Operația se efectuează până când organul C.T.C. va înregistra temperatura piesei de reparat de 350 – 400 °C măsurată la 20 – 30 mm de la capătul zonei de încărcare, pe suprafața de rulare;

în timpul operațiilor pregătitoare, electrozii se vor calcina într-un cuptor, timp de doua ore, la temperatura de 250 – 300 °C. În timpul lucrului electrozii se păstrează calzi la 40 – 60 °C în cutii termoizolante;

amorsarea fiecărui electrod se face numai pe placă metalică de amorsare;

cordoanele de sudură se vor aplica folosind un arc scurt ( lungimea arcului 2 – 2,5 mm) ;

ordinea de depunere a cordoanelor este prezentată în figura 3.2;

fiecare cordon și strat se vor ciocăni;

după fiecare strat se face un control cu lupta;

în cazul în care se observă goluri în zona de amorsare și stingere a arcului acestea se vor poliza până la curățirea completă;

după fiecare întrerupere a procesului de sudare se verifică temperatura piesei de sudat (mai mare de 350 ºC);

se continuă operația de încărcare până când se obține profilul capului șinei;

după efectuarea operațiilor de încărcare se face protejarea zonelor folosind cutii de tablă cu azbest) timp de 45 … 60 minute;

atenție deosebită trebuie acordată amorsării arcului electric și zonelor de început și sfârșit de cordon;

la terminarea depunerii se efectuează o deplasare de cca. 5…8 mm în sensul contrar încărcării.

La încărcarea inimilor tehnologia este identică cu următoarele observații :

inimile și aripile vor fi încărcate pe porțiuni de l50 50 mm pentru a se menține temperatura de preîncălzire;

se încarcă mai întâi aripile și apoi vârful inimii;

la inimile de încrucișare preîncălzirea se face pe zone de 150 50 mm pornind de la suprafețele mai subțiri spre cele mai groase.

3.2.2. ÎNCARCAREA PRIN PROCEDEUL DE SUDARE ÎN MEDIU DE GAZ PROTECTOR

Acest procedeu se utilizează la recondiționarea inimilor de încrucișare sau a șinelor, atunci când operația se execută în atelier sau pe șantier, cele două componente fiind scoase din cale.

Sudarea inimilor de încrucișare se execută numai la temperaturi mai mari de 15 ºC. În timpul recondiționării piesa trebuie să fie ferită de orice curent de aer rece.

Recondiționarea inimilor de încrucișare se execută pe standuri specializate în conformitate cu normele interne S.N.C.F.R..

Pentru încărcare se folosește sârmă STI – 3 Cr.

Parametrii tehnologici necesari a fi calculați sunt:

curentul de sudare;

tensiunea arcului;

viteza de sudare;

viteza de avans a sârmei electrod;

lungimea liberă a sârmei;

energia liniară.

Varianta de sudare aleasă, privind modul de transfer, este arc lung.

Datorită formei suprafețelor de recondiționat cordoanele de sudură se vor depune în rânduri paralele unul lângă altul.

Figura 3.3. Secțiunea prin vârful inimii polizate înainte de încărcare.

În figura 3.3 sunt prezentate formele suprafețelor de recondiționat. De menționat că valorile maxime ale cotelor literare (valori determinate de gradul de uzură) sunt stabilite în Instrucțiunea 34l (reglementare internă S.N.C.F.R.). La depășirea acestor valori (specifice fiecărui tip de aparat de cale) recondiționarea inimii nu mai este permisă. Pentru exemplificare la inima de încrucișare simplă tip 49 E – 300, cotele l1 și l2 au valori de 477 mm respectiv 75 mm. Valoarea maximă a cotei h este de 8 mm.

DIAMETRUL SÂRMEI – pentru încărcare se alege diametrul ds = 2,4 mm.

CURENTUL DE SUDARE – valoarea curentului de sudare se alege în funcție de diametrul sârmei, pe baza relațiilor stabilite sau din tabele tehnologice.

din tabele tehnologice pentru ds = 2,4 mm, Is = 280-360 A.;

din corelații statistice :

Is = – 67 ds2 + 370 ds –78.

Is = 424 [A].

ținând cont de recomandările producătorului se alege

Is = 350 [A].

Se utilizează curent continuu cu polul pozitiv la sârmă.

TENSIUNEA ARCULUI – depinde de curentul de sudare, diametrul sârmei, gazul de protecție și varianta de sudare.

din corelații statistice

Ua = 14 + 0,05 Is;

Is – curentul de sudare.

Ua = 14 + 0,05 x 35 = 31,5 [V]

ținând cont de recomandările producătorului se alege

Ua = 30 1 [V]

VITEZA DE SUDARE – depinde de diametrul sârmei electrod.

din tabelele tehnologice se alege:

Vs = 30 [ cm/min].

VITEZA DE AVANS A SÂRMEI ELECTROD – depinde de curentul de sudare și diametrul sârmei ;

din recomandările producătorului

Ve = 3-6 [m/min]

din tabele tehnologice

Vs = [5 m/min]

se alege :

Vs = [5 m/min].

LUNGIMEA CAPĂTULUI LIBER – se alege în funcție de diametrul sârmei și curentul de sudare;

din recomandările producătorului

Ll = 20 4 mm.

DEBITUL DE GAZ – se alege în funcție de curent, tensiune și viteza de sudare.

pentru evitarea apariției porilor

Q = 9 [l/min]

ÎNCLINAREA SÂRMEI ELECTROD – sudarea spre dreapta prin tragerea cusăturii.

ENERGIA LINIARĂ.

El = * 60

El = * 60 = 21000 [ J/cm ]

3.2.2.1. MODUL OPERATOR

Sudarea este semi-mecanizată, operatorul sudor manipulând pistolul de sudare.

Operațiunea de încărcare se execută pe suprafețele polizate. În cadrul recondiționării operațiunea de sudare va avea un caracter continuu. Ordinea operațiunilor și recomandările tehnologice sunt următoarele:

după fixarea inimii pe standul de sudare se execută operația de preîncălzire. Preîncălzirea se face cu flacără oxiacetilenică până la o temperatură de 200 – 220 ºC. Temperatura se verifică cu creioane termografe;

se începe operația de încărcare cu cordoane în rânduri paralele unul după altul;

operația de sudare se va executa succesiv pe sectoare de cca. 100 mm. pentru a se putea menține temperatura de preîncălzire.

craterele de început și sfârșit de cordon de sudură trebuie, pe cât posibil să nu se afle în aceiași secțiune transversală a șinei și nici pe muchia de rulare;

fiecare cordon este curățat de zgură până la luciu metalic cu perie de sârmă;

straturile de umplere se depun cu arc lung fără pendulare;

în timpul sudării temperatura între cordoane nu va depăși 250 ºC (recomandarea producătorului sârmei);

se vor suda mai întâi vârful și apoi aripile inimii de încrucișare;

suprafețele recondiționate vor prezenta un surplus de material de circa 1,5 – 2 mm pentru polizare;

după terminarea operațiunii de recondiționare și răcirea lentă se execută operațiunea de polizare a acesteia;

după terminarea operațiunii de polizare lucrarea se controlează cu atenție. Pe suprafețele polizate nu se admit denivelări. Trecerea de la una la cealaltă a suprafețelor de înclinare diferită și spre călcâiul inimii trebuie să fie executată pierdut.

calitatea lucrării se stabilește prin examinare vizuală și prin măsurarea durității Brinell – cu un aparat de comparație de tip ciocan Poldi.

capitolul 4.

ALEGEREA ECHIPAMENTELOR ȘI DISPOZITIVELOR

PENTRU SUDARE

La alegerea echipamentelor de sudare și a dispozitivelor necesare se va șine cont de tipurile de procedee folosite la remediere, precum și de parametrii tehnologici de sudare specifici fiecărui procedeu.

4.1. ECHIPAMENTE NECESARE PROCEDEULUI DE SUDARE CU ELECTROZI ÎNVELIȚI

Pentru procedeul de sudare cu electrozi înveliți echipamentele necesare sunt:

sursă de sudare;

cabluri electrice;

portelectrod.

4.1.1. SURSA DE SUDARE

Ca sursă de sudare se recomandă redresorul RSA 500 . Redresorul este utilizat ca sursă de curent continuu pentru sudarea manuală cu electrozi înveliți având diametre cuprinse între 2 și 6 mm.

Caracteristicile tehnice ale redresorului sunt:

tensiunea de alimentare : 3 x 380 V la o frecvență de 50 Hz;

curentul nominal absorbit : 59 A;

curentul de sudare nominal : 500 A, la DA = 60%;

curentul minim de sudare : 50 A;

tensiunea de mers în gol : 76 V;

răcirea forțată cu aer, sensul ventilației de la transformator la redresor;

greutate aproximativă : 470 kg.

La legarea în rețea se va avea grijă ca sensul curentului aerului de răcire să fie de la transformator spre puntea redresoare, în caz contrar obținându-se numai curentul minim de sudare (50 A).

Caracteristica externă a redresorului pentru curentul minim și maxim este prevăzută în figura 4.1.

Figura 4.1. Caracteristica externă a redresorului RSA 500

4.1.2. CABLURI DE SUDARE

Pentru a stabili diametrul cablurilor se pornește de la densitatea de curent admisibilă J = 5 … 10 A / mm2. Curentul de sudare maxim necesar este de 250 A. În aceste condiții aria secțiunii se calculează cu relația:

Ac =

Ac = = 31,25 mm2

diametrul cablului este :

de min = = 6,30 mm

Se alege un cablu din cupru cu diametrul minim de 6 mm.

4.2. ECHIPAMENTE ȘI DISPOZITIVE PENTRU SUDARE ÎN MEDIU DE GAZ PROTECTOR.

Pentru procedeul de sudare în mediu de gaz protector sunt necesare următoarele echipamente:

sursă de sudare;

dispozitiv de avans al sârmei;

pistolet de sudare.

4.2.1. SURSA DE SUDARE

Ca sursă de sudare se folosește redresorul SR – 63O. Acest redresor este utilizat ca sursă de curent continuu pentru sudarea mecanizată și semi-mecanizată în mediu de gaz protector, împreună cu un semiautomat corespunzător (SACO 3, SA 315, SA 630).

Caracteristicile tehnice ale redresorului sunt:

tensiunea de alimentare: 3 x 380 + N la f = 50 Hz.

curentul primar maxim: 70 A;

curentul redresat nominal: 63 A, la DA = 60%;

domeniul de reglare al tensiunii redresate: 15-55 V;

tensiunea de mers în gol: 76 V;

răcirea forțată cu aer, sensul ventilației de la transformator la redresor;

greutatea aproximativă: 300 kg.;

clasa de izolație F.

Caracteristica externă este perfect rigidă chiar dacă tensiunea rețelei se modifică cu + 10 % față de tensiunea primară nominală pe întreaga gamă de lucru a redresorului.

Curentul de sudare se modifică prin variația vitezei de avans a sârmei electrod.

4.2.2. DISPOZITIVUL DE AVANS AL SÂRMEI

Dispozitivul de avans al sârmei este de tipul SA 630. Sistemul de avans al sârmei încorporat în acest dispozitiv are patru role de antrenare, toate antrenate.

Caracteristicile tehnice ale dispozitivului sunt:

diametrul sârmei electrod : l,2 … 2,4 mm. ;

curentul de sudare maxim, la DA = 60 %, 630 A;

tensiunea de alimentare: 42/24 V cc ;

puterea motorului de antrenare : l60 W;

domeniul vitezei de avans al sârmei = l,3 … l,8 m / min. ;

dimensiuni de gabarit : 740 x 504 x 256 min.

4.2.3. PISTOLETUL DE SUDARE

Pistoletul de sudare recomandat este de tipul C.S.M. 63O care este special destinat sudării semi-mecanizate MIS / MAG.

Caracteristicile tehnice ale acestuia sunt:

curentul de sudare la DA = 60 %; 63= A.;

diametrul sârmei electrod: 0,8… 2,4 mm. ;

mediu de răcire = apă;

grad de protecție : IP 51

OBSERVAȚIE

Se recomandă folosirea unei surse de sudare de tip ARISTO – 500. Această sursă modernă cu invertor permite sudarea cu electrozi înveliți cât și sudarea în mediu de gaz protector ( MIG /MAG; WIG).

Părțile componente ale echipamentului sunt:

sursă de alimentare și bloc electronic;

consolă de comandă;

instalație de răcire în circuit închis;

DAS de tipul MED – 44 ARISTO;

pistolet de sudare MIG / MAG;

pupitru de comandă de la distanță.

La sudarea S.E. în curent continuu sursa are caracteristică externă abrupt coborâtoare.

Caracteristicile tehnice sunt următoarele:

tensiunea de alimentare : 3 x 380 V la o frecvență de 50 Hz;

curentul de sudare nominal: 500 A la DA = 60 %;

tensiunea de mers in gol : 65 V.

Celelalte caracteristici sunt specifice fiecărui procedeu de sudare.

Pentru sudarea în mediu de gaz protector:

curentul de sudare : 30 … 500A ;

tensiunea : 10 … 40 V;

viteza de avans a sârmei electrod: 0 … 22 m / min.

Pentru procedeul de sudare cu electrozi înveliți caracteristicile sunt:

curentul de sudare : 8 … 500 A;

tensiunea: 30 … 40 V.

DAS este format din: două motoare de curent continuu, cuplaj de reglare și supapă de gaz.

capitolul 5.

CONTROLUL TEHNIC

DE CALITATE

La realizarea îmbinărilor sudate, controlul calității acestora reprezintă una din fazele esențiale ale procesului tehnologic de fabricație sau remediere.

Asigurarea calității produselor este riguros condiționată de aplicarea unor metode și tehnologii moderne de control și testare pe toată durata execuției produsului.

5.1. DEFECTE POSIBILE ÎN CUSĂTURA SUDATĂ

După localizare, defectele îmbinării sudate se clasifică în

defecte interne;

defecte de suprafață și de formă.

Defectele interne sunt cele cuprinse integral sau parțial pe secțiunea îmbinării sudate. În funcție de formă ele pot fi grupate în :

I.1. defecte volumice;

I.2. defecte plane

Dintre defectele interne volumice ce pot apare în cursul procesului de solidificare a sudurii amintim :

I.1.a. incluziuni de zgură sau metalice;

I.1.b. incluziuni de gaze( pori, sufluri).

Incluziuni de zgură sau metalice reprezintă corpuri străine încorporate în masa metalului depus sub formă micro sau macroscopică. Există mai multe tipuri de asemenea incluziuni și anume:

incluziuni de zgură;

incluziuni de flux;

incluziuni de oxid;

pelicule de oxid;

particule de metal străin( W, CV, etc.).

Cauzele apariției incluziunilor solide sunt următoarele;

forma necorespunzătoare a rostului;

mânuirea incorectă a electrodului;

curățirea incorectă a muchiilor rostului;

curățirea necorespunzătoare a zgurii între două treceri;

utilizarea unui regim de sudare necorespunzător, care provoacă formarea unei băi de metal topit de dimensiuni prea mari;

electrod necorespunzător, zgura are densitate mare și nu are tendința de ridicare la suprafață;

așezarea incorectă a straturilor și a rândurilor de sudură.

Figura 5.1. Incluziuni solide

Porii apar în îmbinare prin degajare de gaze ( N2, O2, H2) în timpul procesului de răcire datorită scăderii solubilității acestor elemente în masă metalică și prinderea lor în metalul depus.

Principalele tipuri de incluziuni de gaze sunt:

pori de formă sferoidală;

pori de formă alungită;

pori de formă tubulară;

pori de suprafață.

Cauzele care conduc la apariția porilor în cusăturile sudate sunt:

umiditatea mare a materialului de adaos;

umiditatea mare a elementelor care se sudează în zona rostului și în zonele adiacente;

excesul de sulf din materialul de adaos sau din materialul de bază;

strat depus de grosime prea mare;

temperatura scăzută a aerului;

lipsa unor elemente dezoxidante din baia metalică;

impuritățile conținute în gazul de protecție;

utilizarea unor regimuri de sudare necorespunzătoare ( arc lung, viteză mare de sudare, sau baia de metal topit are un volum prea mare).

Figura 5.2. Incluziuni de gaze

Defectele interne plane sunt generate de cauze multiple, condiționate de procedeul de sudare. În cazul recondiționării prin încărcare pot apare următoarele tipuri de defecte plane;

I.2.a. fisuri,

I.2.b. lipsă de pătrundere;

II.2.c. lipsă de topire laterală sau între straturi;

Fisura este considerată cel mai grav defect al îmbinărilor sudate. Ea se poate produce fie în timpul sudării (fisură la cald) , fie după răcirea îmbinării sudate (fisură la rece) datorită pierderii locale a plasticității ca urmare a fragilizării materialului, fie în cursul răcirii sau a tratamentului termic.

Fisurile pot fi:

longitudinale;

transversale;

stelate;

de crater;

în rețea;

ramificate.

Cauzele apariției acestor defecte sunt:

materiale de bază care au o comportare nesatisfăcătoare la sudare sau care au defecte de fabricație;

alegerea greșită a materialelor de adaos;

conținutul mare de sulf sau fosfor în baia de metal;

sudarea la temperaturi scăzute a materialelor de bază susceptibile la fisurare;

alegerea necorespunzătoare a regimului de sudare;

formarea unor tensiuni remanente mari datorită tehnologiei necorespunzătoare;

aplicarea unui tratament termic necorespunzător.

Figura 5.3. Tipuri de fisuri

Lipsa de topire semnifică lipsa de legătură între metalul de bază, sau dintre straturile succesive ale cusăturilor. Cauzele apariției lipsei de topire sunt:

curent de sudare prea mic;

viteza de sudare prea mare;

curățirea insuficientă a suprafeței ce urmează a se încărcare.

Defectele de formă și suprafață sunt:

crestătură marginală;

suprafață neregulată;

stropi.

Aceste defecte se pot evidenția atât prin control vizual cât și prin control radiografic.

5.2. METODE DE CONTROL NEDISTRUCTIV

Scopul controlului nedistructiv este acela de a decela rapid defectele, de a le determina natura, orientarea, poziția și cauzele apariției lor și de a emite decizii de acceptare remediere sau refuzare a piesei în concordanță cu criteriile de admisibilitate prescrise.

Utilizarea tot mai frecventă și pe o scară cât mai largă a controlului nedistructiv are ca principal argument eficiența economică ce rezultă din următoarele:

reducerea cheltuielilor materiale și a timpului de control;

micșorarea numărului de rebuturi;

mărirea productivității muncii;

Eficiența controlului nedistructiv este influențată în mare măsură de volumul producției, respectiv forma și accesibilitatea produsului.

Principalele metode de control nedistructiv aplicabile în cazul recondiționării șinelor și inimilor de încrucișare sunt:

control vizual;

controlul cu lichide penetrante;

controlul cu ultrasunete.

5.2.1. CONTROLUL VIZUAL

Controlul vizual trebuie orientat asupra formei depunerii, a curburii suprafeței, asupra trecerii de la metalul depus la metalul de bază, asupra înălțării și diferențelor de grosime.

Defectele evidențiate pe suprafața depunerii în urma controlului vizual se grupează în următoarele:

defecte neadmise;

defecte admise condiționat.

Dintre defectele neadmise fac parte fisurile, suprafețele cu pori grupați, scurgeri de material topit și defecte de racordare.

Defectele admise condiționat au la bază criteriul claselor de execuție, respectiv al claselor de calitate, și anume:

suflurile se admit în general dacă sunt izolate și nu depășesc 2…3 mm și ca extindere 2% din suprafața îmbinării pe orice lungime de 150 mm;

stropii de material nu se admit decât dacă sunt izolați;

crestătura marginală sau între rânduri nu se admite în prima clasă de calitate.

Controlul vizual trebuie să asigure și controlul suprafețelor înaintea încărcării, pentru a detecta eventualele defecte ale piesei

5.2.2. CONTROLUL CU LICHIDE PENETRANTE

Controlul cu lichide penetrante puse în evidență orice defect deschis de suprafață. Metoda este productivă, ieftină, și ușor de folosit. Controlul cu lichide penetrante constă în aplicarea pe suprafața de controlat a unui lichid cu bune însușiri de penetrare (viscozitate și tensiuni superficiale scăzute) în discontinuitățile superficiale și evidențierea acestora prin contrast după aplicarea unui developant.

Relevante pentru controlul cu lichide penetrante sunt fisurile de suprafață, greu de detectat la controlul vizual.

Indiferent de tipul penetrantului sau developantului utilizat, controlul cu lichide penetrante comportă următoarele etape:

pregătirea suprafeței ;

aplicarea penetrantului;

îndepărtarea excesului de penetrant;

aplicarea revelatorului;

examinarea suprafeței cu o lampă de lumină prevăzută cu lupă de examinare și interpretarea rezultatelor.

În vederea controlului cu lichide penetrante suprafața depunerii trebuie să fie uscată, curățată de oxizi, grăsimi și alte impurități ce ar putea determina indicații false. Curățirea se face prin spălarea cu jet de apă pentru îndepărtarea impurităților mecanice și spălarea cu soluții pentru îndepărtarea impurităților organice.

Penetrantul se va aplica prin pulverizare, temperatura suprafeței depunerii trebuie menținută la cca. 5 … 15 ºC, iar timpul de penetrare este de circa 10…20 minute, în funcție de penetrantul utilizat. După expirarea timpului de penetrare se face îndepărtarea excesului de penetrant cu apă sau solvent organic, apoi se usucă din nou suprafața.

Developantul se aplică tot prin pulverizare, într-un strat cât mai fin și uniform și se lasă cca. 5 minute. După developare se examinează suprafața, marcându-se locurile cu defecte de suprafață.

La controlul cu lichide penetrante se va utiliza solventul DEROGRES, penetrantul colorat solubil în apă DEROPEN, și developantul DERODEN, toate aceste produse fiind de producție indigenă.

Figura 5.4. Etapele controlului cu lichide penetrante

5.2.3. CONTROLUL CU ULTRASUNETE

Controlul cu ultrasunete se pretează cel mai bine la controlul suprafețelor placate. Defectele care se produc la încărcarea prin sudare se situează în zona de fuziune dintre stratul depus și materialul de bază. Undele ultrasonice se propagă în cele două materiale și se reflectă fie de pe suprafața posterioară a piesei fie de pe suprafața defectului, semnalându-i prezența pe ecranul tubului catodic al aparatului.

Se recomandă folosirea defectoscopului portabil de tip USM – MT conectând palpatorul miniatural MSEB4H cu dublu cristal.

Figura 5.5. Schemă de control ultrasonic

Controlul ultrasonic presupune parcurgerea următoarelor etape:

reglarea bazei de timp sau a scalei distanțelor;

reglarea sensibilității de lucru sau a amplificării;

controlul propriu zis;

interpretarea defectelor detectate.

5.3. METODE DE CONTROL DISTRUCTIV

Încercările distructive convenționale ale îmbinărilor sudate implică un complex de încercări mecanice tehnologice și de rezistență urmărind determinarea caracteristicilor convenționale de rezistență și tehnologice.

Controlul distructiv, deoarece implică un cost mai ridicat din punct de vedere al manoperei de execuție și o discontinuitate în aplicare, trebuie considerat complementar controlului nedistructiv, un rezultat complet privind calitatea sudurii furnizându-se numai după o analiză globală a rezultatelor prin aplicarea celor două metode de control.

În vederea verificării tehnologiei elaborate se consideră necesare și suficiente efectuarea următoarelor controale distructive:

determinarea compoziției chimice;

determinarea durității metalului depus;

5.3.1. ANALIZA CHIMICĂ

Pentru analiza chimică a metalului depus se vor preleva din epruvete mici cantități de metal. Prelevarea se face prin așchiere ( găurire), rezultând șpanul necesar analizei. Zonele de prelevare vor fi cele din ZIT, linia de fuziune dintre materialul de bază și cel de adaos și cele din materialul depus.

Analiza va urmări determinarea compoziției chimice a materialului de bază, a zonei de trecere și a materialului de bază, a zonei de trecere și a materialului depus. O atenție deosebită se va atribui compoziției chimice a acestuia din urmă pentru determinarea modificărilor de compoziție chimică ce au loc datorită elementelor de aliere ale sârmei electrod.

5.3.2. DETERMINAREA DURITĂȚII

Prin duritate, din punct de vedere tehnic, se înțelege, în general, proprietatea pe care o are un material de a se opune tendinței de distrugere a straturilor superficiale, de către un alt corp mai dur, care este apăsat pe suprafața lui. Determinările de duritate au un caracter convențional și furnizează anumite date privind deformabilitatea materialului.

În principiu determinarea durității se efectuează cu ajutorul unei mașini care realizează o anumită sarcină sau energie asupra unui penetrator de o duritate mai mare decât a materialului de încercat.

ÎNCERCAREA DE DURITATE BRINELL

Pentru încercarea de duritate Brinell, penetratorul este o bilă care este presată un anumit timp pe suprafața lustruită a piesei de încercat. După descărcarea penetratorului, pe suprafața piesei rămâne o urmă cu contur circular. Diametrul acestei urme se măsoară pe cale optică.

Duritatea Brinell , simbolizată HB, se exprimă prin raportul dintre sarcina aplicată penetratorului și aria calotei sferice imprimată de bilă pe suprafața piesei.

Figura 5.6. Schema de determinare a durității Brinell.

Prezentul proiect recomandă, pentru determinarea durității, un aparat de tip ciocan POLDI.

Din punct de vedere al rezistenței la uzură prezintă interes și determinarea carburilor metalice care apar datorită alierii pe care o face sârma electrod.

Capitolul 6.

MĂSURI DE PROTECȚIA MUNCII

Măsurile tehnologice ce se iau pentru, evitarea accidentelor, pentru asigurarea integrității corporale și pentru ușurarea muncii fizice, formează tehnica securității muncii.

La executarea operațiilor de sudare este obligatorie respectarea tuturor măsurilor de protecția muncii pentru eliminarea riscului de producere a unor accidente. Măsurile de protecția muncii sunt prevăzute în normativele republicane, respectiv norme specifice diferitelor ramuri industriale, fiind grupate pe procedee de sudare.

La sudare pot să apară următoarele surse de pericole pentru producerea unor accidente:

pericole datorită impurificării atmosferei prin gaze, fum și vapori de metale;

pericole datorită curentului electric;

pericole prin ardere;

pericole prin incendii și explozii.

6.1. MĂSURI DE PROTECȚIE ÎMPOTRIVA IMPURIFICĂRII ATMOSFEREI

La sudare se degajă gaze, fum și vapori de metal care impurifică atmosfera, având un efect nociv asupra persoanelor.

Conținutul și cantitatea acestora depind de procesul de sudare utilizat. Pentru a asigura protecția împotriva acestui neajuns este necesară asigurarea unei ventilații corespunzătoare a locului de muncă. În cazul locurilor de muncă fără sistem de ventilație este necesar ca pentru fiecare loc de muncă să existe un volum de aer 400-500 m3 . Sistemele de ventilație trebuie să asigure o viteză a aerului de maxim 0,3 m/s pentru a evita curenții de aer. Diferența de temperatură între aerul proaspăt și cel din hală trebuie să fie de maxim 5° C

6.2. MĂSURI DE PROTECȚIE ÎMPOTRIVA RADIAȚIEI ȘI ZGOMOTULUI

Atât flacăra cu gaz, cât și arcul electric emit o serie de radiații, caracterizate prin diferite lungimi de undă, și care pot provoca vătămări ale personalului operator.

Radiațiile infraroșii și ultraviolete pot provoca vătămarea ochiului și a pielii. Efectul lor nu apare imediat, ci după câteva ore.

Pentru protejarea corpului împotriva radiațiilor operatorul trebuie să poarte un echipament format din:

mască sau ochelari de protecție prevăzute cu filtru;

șorț de piele;

mănuși de piele;

ghete și jambiere.

Alegerea filtrelor de protecție se face în funcție de procedeul de sudare, curentul de sudare, nivelul de iluminare al locului de muncă.

La operațiile de sudare se produce, de asemenea un zgomot atât în timpul procesului de sudare propriu zis cât și în timpul operațiilor auxiliare, îndepărtarea zgurii (polizare etc. În general zgomote cu intensitatea până la 95 DB nu deranjează auzul operatorilor. La zgomote mai puternice se impune luarea unor măsuri de protecție fie prin măsuri organizatorice ) realizarea operațiilor auxiliare în spații se separate) fie prin utilizarea căștilor de protecție.

6.3. MĂSURI DE PROTECȚIE ÎMPOTRIVA ELECTROCUTĂRII

În cazul procedeelor de sudare electrice există pericolul electrocutării personalului operator. Efectul curentului electric asupra acestuia depinde de valoarea intensității curentului, de calea sa prin corpul uman, de frecvența și durata sa de acționare. Operatorii sudori vor purta obligatoriu cizme de cauciuc electroizolant.

Branșarea dispozitivelor la tablourile de alimentare cu energie electrică se va face numai de personalul autorizat nefiind permisă nici o intervenție a operatorilor sudori asupra rețelei de înaltă tensiune.

6.4. PERICOLE PRIN INCENDII ȘI EXPLOZII

Temperaturile ridicate specifice procedeelor de sudare prin topire pot conduce direct sau indirect prin stropi topiți, scântei sau gaze calde la incendii și explozii. Pericolul de incendii este mai mare la efectuarea unor lucrări de sudare în afara halelor industriale, în special în locurile unde se află materiale inflamabile.

Pentru a evita pericolul de producere a incendiilor și exploziilor se vor lua următoarele măsuri speciale:

lucrările de sudare se vor executa numai în spațiile unde nu există materiale inflamabile;

personalul operator va fi instruit special pe linie P.S.I.;

locul de sudare va fi dotat cu mijloace de stingerea incendiilor;

la sudurile de montaj se va urmări traiectoria picăturilor de metal topit

6.5. NORME GENERALE DE PROTECȚIA MUNCII

La aplicarea prezentei tehnologii se vor respecta:

normativul de protecția muncii pentru industria de utilaj greu, construcții de mașini și electrotehnică;

norme de prevenirea și stingerea incendiilor în ramura industriei constructoare de mașini;

se vor respecta normele similare MT.

Departamentul C.F., broșură NPM ediția 1997.

Întregul personal de execuție ce lucrează pe linie și în vecinătatea acesteia va avea în vedere pericolul accidentării de către trenurile în circulație;

La fiecare loc de muncă vor exista mijloacele adecvate de stingerea incendiilor și trusă medicală de prim ajutor.

BIBLIOGRAFIE

Anțilă Valeriu, Miloș Livius, Băla Alina – Bazele proceselor de sudare, Lito 1995

Ghidul lucrărilor de sudare, tăiere, lipire – V. Popovici ș.a. – Scrisul Românesc Craiova 1984

Dorin Dehelean – Tehnologia sudării prin topire

V. Popovici, Ș. Negoițescu, Gh. Gliță – Echipamente pentru sudare, Lito 1985

Ion Mitelea, Bogdan Radu – Materiale și tratamente termice pentru structurile sudate

Victor Drobotă – Rezistența materialelor EDP București 1982

Burcă M. , Țunea D. – Tehnologia sudării prin topire, Laborator, Lito UTT 1993

Voicu Ioan Safta – Controlul îmbinărilor și produselor sudate, Lito UTT 1995

Traian Sălăgean – Tehnologia sudării metalelor cu arcul electric, ET 1986

Catalog de materiale pentru sudare, I.S.I.M. Timișoara

Stadiul și tendințele standardizării în domeniul sudării și al procedeelor conexe, I.S.I.M. Timișoara