Proiectarea Unui Dispozitiv de Sudura Aplicat pe Podeaua Unei Cabine

CUPRINS

CUPRINS 3

Rezumat 5

Summary 5

Capitolul I CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND PROCEDEUL DE SUDARE[1] 6

1.1. Noțiuni introductive 6

1.2. Clasificarea procedeelor de sudare 7

1.3. Clasificarea îmbinărilor sudate 9

1.4. Modul operator al procedeelor de sudare 11

1.5. Avantajele și dezavantajele construcțiilor sudate 11

1.6 SUDAREA MANUALĂ CU ARC ELECTRIC 12

CU ELECTROZI ÎNVELIȚI[1] 12

1.6.1 Echipamentul de sudare 12

1.6.2. Electrozi înveliți pentru sudarea manuala cu arc electric 13

1.6.3. Poziția de sudare 15

1.6.4. Modul operator la sudarea cu arc electric cu electrozi înveliți 16

1.6.5. Stabilirea parametrilor regimului de sudare 19

1.7 DEFECTELE ÎMBINĂRILOR SUDATE[1] 22

1.7.1 Noțiuni generale 22

1.7.3. Prevenirea si combaterea tensiunilor interne și a 25

deformațiilor în piesele sudate 26

1.7.4 Tensiuni si deformații la îmbinările cap la cap 27

1.7.5 Tensiuni și deformații la îmbinările de colț 28

1.7.6. Probleme practice 29

1.7.7 Alte tipuri de defecte în structurile sudate 30

1.8 Controlul calității îmbinărilor sudate 30

1.8.1. Clasificarea defectelor îmbinărilor prin sudură și modul de verificare a acestora 30

1.8.2. Controlul calității îmbinărilor sudate 31

Capitolul II 2.1 Definirea și clasificarea dispozitivelor[2] 36

2.1 Clasificarea dispozitivelor 36

2.2 Descrierea dispozitivului de asamblare a podelei [4] 39

2.2.1 Avantajele utilizării dispozitivelor: 40

Capitolul III Descrierea pachetului software ProEngineer/Creo Elements 42

3.1 Rolul CAD-CAM-ulul în realizarea produselor 42

3.2 Contextul proiectării în domeniul mecanic-electromecanic 42

3.3 Proiectarea (modelarea parametrică) 43

3.4 Asamblarea tip Top-Down 45

Capitolul IV Proiectarea dispozitivului de sudură-Podeaua cabinei unui motostivuitor 46

4.1 Definirea componentei 00_SKEL 46

4.2 Sudarea ramei-primul pas 49

4.3 Sudarea tablei-pasul doi 53

4.4 Subansamble și semifabricate folosite pentru proiectarea dispozitivului 54

4.5 Măsurarea și verificarea dispozitivului de sudare 55

4.6 Măsurarea și confirmarea geometrică a dispozitivului 56

Capitolul V Concluzii 58

BIBLIOGRAFIE 59

Rezumat

În cadrul acestei lucrări este descrisă proiectarea unui dispozitiv de sudură aplicat pe podeaua unei cabine de motostivuitor. Aplicația de față prezintă principii și metode de proiectare a dispozitivelor astfel încât funcționarea lui să fie simplă, ușor de folosit, dispozitivul sa fie: rigid, rezistent la uzură pentru creșterea productivității muncii, îmbunătățirea calitatății pieselor prelucrate și a condițiilor de muncă.

Tot odată acest studiu urmărește:

Considerații generale privind procedeul de sudare

Definirea și clasificarea dispozitivelor

Descrierea pachetului software ProEngineer

Verificarea și alinierea dispozitivului de fixare;

Iar în final sunt prezentate concluziile lucrării.

Summary

This paper describes the designing of a welding device fixed on the floor of a forklift cabin. This application presents with a set of principles and methods for designing devices so that their operating procedure be not complicated, they are easy to handle, to assure stability and constancy of performance, and in this way to increase productivity, product quality and light duty.

We also focus on:

general specifications for welding process;

definition and classification of (welding) devices;

ProEngineer (designing software) package description;

Fixing and checking device alignment.

The main conclusions are to be found at the end of this study.

Capitolul I

CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND PROCEDEUL DE SUDARE[1]

1.1. Noțiuni introductive

SUDAREA este un procedeu tehnologic de asamblare a două sau mai multe piese, prin difuzia reciprocă a atomilor în zona îmbinării. Sudarea se realizează printr-un aport de energie din exterior, capabil să scoată din echilibrul termodinamic atomii marginali ai pieselor de sudat și să-i apropie până la distanțe de ordinul de mărime al parametrilor rețelelor cristaline ale materialelor acestora, astfel încât să se realizeze un amestec intim al materialelor de îmbinat, pe baza forțelor de coeziune interatomică.

Energia necesară sudării se introduce în zona îmbinării cu ajutorul unor mașini, instalații și echipamente de sudare.

Procedeul de sudare mai poate fi definit ca fiind ansamblul operațiilor termice prin care se realizează, în mod industrial, îmbinarea sudată nedemontabilă și nedeformabilă între anumite componente confecționate din diverse materialei metalice, utilizându-se (sau nu), materiale metalice de adaos, totul desfășurându-se în anumite condiții de temperatură și presiune.

Procesul de sudare reprezintă ansamblul fenomenelor prin care se realizează îmbinarea între două componente.Ansamblele și subansamblele îmbinate prin sudare se numesc structuri sudate, iar materialul pieselor componente ale îmbinărilor sudate se numește material de bază sau metal de bază, notat prescurtat cu MB.

Odată cu energia de sudare, în foarte multe cazuri se introduce în zona îmbinării și o anumită cantitate de material suplimentar, numit material de adaos sau metal de adaos, notat prescurtat MA, căruia îi revine (în cazul când este folosit) rolul principal de realizare a difuziei cu metalul de bază al componentelor îmbinării sudate.

Spațiul dintre suprafețele care participă efectiv la realizarea îmbinării se numește rost. Forma secțiunii transversale a rosturilor față de direcția longitudinală a îmbinărilor sudate, elementele geometrice definitorii ale acesteia, ca și mărimea acestora este reglementată în foarte multe cazuri prin standarde de stat, în funcție de procedeele de sudare utilizate și de dimensiunile pieselor de sudat (în special în funcție de grosimea metalului de bază).

Rezultatul îmbinării prin sudare, respectiv îmbinarea sudată, se numește pe scurt sudură.

Zona îmbinării sudate în care au acționat efectiv forțele de coeziune interatomică se numește cusătură sudată, notată Cus, sau uneori cordon de sudură.

În apropierea cusăturii sudate există de regulă o zonă a metalului de bază având proprietăți mecanice diferite de cele ale restului piesei, ca urmare a transformărilor structurale în stare solidă suferite în timpul sudării. Aceasta poartă numele de zonă influențată termic, notându-se adesea prescurtat ZIT.

Datorită procedurii utilizate (încălzire locală), în construcțiile metalice sudate apar fenomene noi, mai puțin întâlnite la alte tipuri de construcții, care pot duce la ruperi fragile (bruște) cu distrugerea întregii construcții.

Ca urmare, în cadrul construcțiilor sudate calculele de rezistență și stabilitate nu sunt suficiente pentru a garanta siguranța construcției fiind absolut necesar ca acestea să fie completate de luarea unor măsuri pentru evitarea eventualelor ruperi fragile.

1.2. Clasificarea procedeelor de sudare

Există numeroase criterii de clasificare a procedeelor de sudare, dintre care în continuare se vor analiza doar două dintre ele, cele mai importante și cu un caracter mai general.

Introducerea energiei de sudare în zona de realizare a îmbinării se face fie prin încălzirea locală accentuată a acestei zone, fie fără a se apela la încălzirea sensibilă a acesteia, astfel că sudarea se execută în acest caz la rece", prin aplicarea unor forțe.

Încălzirea pieselor în procesul de sudare modifică local proprietățile metalului de bază, îi aduce în stare plastică sau chiar îl topește local, împreună cu metalul de adaos.

Procedeele de sudare sunt de două tipuri:

procedee de sudare prin topire, la care se utilizează topirea locală a metalului de bază;

procedee de sudare prin presiune, la care îmbinarea se execută cu menținerea metalului de bază în stare solidă, deoarece în aceste cazuri, de regulă, energia de sudare se introduce prin presarea locală a pieselor de sudat.

După energia primară de la care provine în final energia termică necesară încălzirii locale, aceasta poate fi:

energie mecanică, căldura fiind generată prin lovire, frecare sau ca urmare a deformării elastice sau plastice;

energie termochimică, căldura rezultând în urma unor reacții exoterme de combustie (sudare cu flacără de gaze) sau de înlocuire (sudare cu termit);

energie electrică, căldura producăndu-se pe baza efectului Joule (sudare cu arc electric, prin rezistență electrică, prin inducție);

energie radiantă, căldura rezultând în urma localizării energiei radiante într-un spațiu redus (sudare cu laser, cu fascicul de electroni).

Procedee de sudare sunt clasificate conform STAS 8325-80. Dintre procedeele de sudare, amintite mai sus, în tehnica actuală, cea mai mare răspândire o au:

sudarea prin topire cu arc electric;

sudarea electrică prin rezistență;

sudarea prin presiune;

sudarea prin topire cu flacără de gaze.

Procesele de sudare pot fi clasificate după:

Scopul urmărit:

sudare de îmbinare;

sudare de încărcare;

Modul de desfășurare a procesului de sudare:

sudare prin presiune;

sudare prin topire;

Sursele de energie:

► Sudare prin topire:

cu surse electrice:

arc electric;

curenți de înaltă frecvență (CIF);

cu jet de electroni;

prin efect Joule;

cu alte surse:

cu flacără oxigaz;

cu laser;

► Sudare prin presiune:

cu surse electrice:

efect Joule;

curenți de înaltă frecvență (CIF);

energie înmagazinată în câmp electrostatic;

cu alte surse:

prin frecare;

cu ultraviolete;

la rece (fără încălzire);

Modul de executare:

sudare manuală;

sudare semimecanizată;

sudare mecanizată;

sudare automată.

1.3. Clasificarea îmbinărilor sudate

Îmbinările sudate se pot clasifica după mai multe criterii, dintre care unele constituie obiectul unor standarde de stat.

Un criteriu de clasificare foarte important este cel al poziției reciproce a elementelor îmbinate. După acest criteriu, îmbinările sudate prin topire pot fi: (fig.1.1):

cap la cap:

pe o parte (fig.1.1, a)

pe ambele părți (fig.1.1, b)

prin suprapunere:

frontală (fig.1.1, c)

laterală (fig.1.1, d)

inclinată (fig.1.1, e)

în colț:

interioară (fig.1.1, f)

exterioară (fig.1.1, g)

în T (fig.1.1, h)

în cruce (fig.1.1, i)

în găuri (fig.1.1, j)

în muchie (fig.1.1, k)

Îmbinările prin presiune pot fi: (fig.1.2):

cao la cap

în puncte

prin suprapunere

Din figurile 1.1 și 1.2 rezultă că îmbinările sudate se pot realiza prin suduri continue sau suduri discontinue, în funcție de condițiile funcționale impuse și de particularitățile procedeelor de sudare utilizate.

1.4. Modul operator al procedeelor de sudare

Orice procedeu de sudare se caracterizează printr-o serie de particularități privind:

Necesitatea sau inutilitatea folosirii materialului de adaos

sub forma în care se prezintă acesta;

numărul și tipul mișcărilor relative ale metalului de adaos față de piesele de sudat;

caracteristicile mișcării sursei de căldură în lungul cusăturii sudate.

Toate acestea constituie atribute ale unui ansamblu de condiții în care se desfășoară procesul de sudare și care definesc modul operator al procedeelor de sudare sau tehnica operatorie a acestora,

În cele ce urmează se vor trata elementele care stau la baza procedeelor de sudare mai des utilizate în tehnica actuală, insistăndu-se. în special, asupra modului operator al fiecăruia dintre acestea și asupra criteriilor științifice pentru stabilirea parametrilor regimurilor de sudare.

1.5. Avantajele și dezavantajele construcțiilor sudate

Avantajele construcțiilor sudate sunt:

Comparativ cu îmbinările nituite:

construcțiile sudate sunt cu 15 … 20% mai ușoare;

manopera mai redusă;

fundații mai mici (greutate mai redusă a construcției);

construcțiile sudate nu au discontinuități geometrice,transmiterea eforturilor nu se face în salturi;

sunt mai etanșe;

Comparativ cu construcțiile turnate:

greutate mai mică cu 15 … 60%;

rezistență practic garantată, calitate ușor controlabilă;

cost mai scăzut la producția individuală sau de serie

mică.

Dezavantajele construcțiilor sudate sunt:

structura îmbinării este eterogenă;

tensiuni remanente și deformații la sudare;

calitatea depinde de calificarea și conștiinciozitatea personalului;

manoperă mai mare decât la construcțiile turnate în serie;

1.6 SUDAREA MANUALĂ CU ARC ELECTRIC

CU ELECTROZI ÎNVELIȚI[1]

1.6.1 Echipamentul de sudare

Echipamentul de sudare este alcătuit din: sursa de curent pentru sudare, clema de contact, portelectrodul, cablurile circuitului de sudare și echipamentul de protecție.

Sursa de curent pentru sudare este, de regulă, un transformator sau un generator de curent pentru sudare, care asigura curenți nominali de ordinul a 200 … 350 A și tensiuni de mers în gol Ua = 55 … 80 V.

Cablurile pentru sudare sunt multifilare și se execută din cupru, având în mod frecvent secțiuni cuprinse între 25 … 125 mm2.

Portelectrodul este un clește standardizat de construcție specială, care servește la prinderea electrodului și la conectarea lui în circuitul de sudare. El trebuie să fie ușor și să asigure în același timp un contact bun cu electrodul, pe o suprafață suficient de mare. Portelectrodul trebuie să

aibă un mâner bine izolat.

Clema de contact realizează o legătură strânsă între piesă și conductorul legat la sursa de curent de sudare.

Echipamentul de protecție. Pentru protejarea sănătății sale sudorul folosește următorul echipament de protecție:

măști prevăzute cu filtru executat din sticlă specială, opacă la

radiațiile ultraviolete și infraroșii;

șorț, mănuși și ghete sau jambiere din piele;

ochelari cu sticlă securit pentru protejarea ochilor în timpul curățirii cusăturii sudate. Purtarea echipamentului de protecție complet este obligatorie, atât pentru sudor căt fi și pentru toți cei din cabină sau boxa în care se găsește postul de lucru.

În afară de cele descrise mai sus, sudorul folosește un ciocan special pentru spargerea crustei de zgură formată în timpul sudării și o perie de sârmă pentru cură'țrea cusăturii și a marginilor tabelelor de îmbinat.

1.6.2. Electrozi înveliți pentru sudarea manuala cu arc electric

Electrozii utilizați curent sunt niște vergele metalice, acoperite cu un înveliș fuzibil care are rolunle principale de a ușura amorsarea arcului electric de a asigura arderea stabilă a acestuia și de a contribui la procesele metalurgice din baia de sudare.

Diametrele standardizate ale vergelelor electrozilor cei mai utilizați sunt 2,5; 3,25; 4; 5 și 6 mm, iar lungimile sunt de 300, 350 și 450 mm.

Caracteristicile mecanice ale metalului de adaus și ale îmbinării sudate la fel ca și compoziția chimică a metalului depus la sudarea oțelurilor, trebuie să corespundă, de asemenea, unor condiții standardizate.

O importanță deosebită în realizarea unei cusături de calitate o prezintă alegerea rațională a învelișului electrozilor. Învelișul se compune dintr-un amestec de substanțe naturale sau prelucrate, măcinate fin și amestecate omogen. Acestea se pot grupa în 3 categorii, după funcția lor în înveliș, așa cum rezultă din tabelul 1.1.

Substanțele care formează învelișul unei anumite mărci de electrozi conferă cusăturii sudate proprietăți caracteristice, datorită faptului că ele influențează direct asupra proceselor de oxidare și dezoxidare din baia de metal topit la sudare.

În conformitate cu STAS 7240-79, electrozii obișnuiți pot avea învelișul: acid, bazic, celulozic, oxidant rutiiic, titanic sau cu alt caracter.Acest standard precizează compoziția învelișului și dă indicații de utilizare pentru fiecare tip de înveliș.

Menționăm că electrozii bazici, utilizați de regulă la sudarea otelurilor cu peste 0,2.. 0125%C, se folosesc numai în curent continuu cu polaritate inversă, iar toate celelalte tipuri de electrozi se folosesc fie în curent alternativ, fie în curent continuu cu polaritate preferențial directă.

Tab.1.1

Electronii bazici trebuie preîncălziți la 200…250 °C înainte de utilizare, deoarece au învelișul hygroscopic, ceea ce conduce la pericolul introducerii în cusătură a hidrogenului iar aceasta micșorează reziliența cusăturilor sudate.

Electrozii pentru sudare manual cu arc electric au urmatoarele tipuri de simbolizare:

Grosimea învelișului, în funcție de raportul între diametrul electrodului învelit (D) și diametrul vergelei (d), se simbolizează prin următoarele litere:

s -înveliș subțire, cu raportul D/d= max. 1,4;

m – înveliș mediu, cu raportul D/d= 1,4… 1,55;

g – înveliș gros, cu raportul D D/d= 1,55… 1,7;

fg- foarte gros, cu raportul D/d = peste 1,7;

Pozițiile de sudare în care poate fi utilizat electrodul se simbolizează astfel:

1 – toate pozițiile (indiferent);

2 – toate pozițiile, exceptând poziția verticală de sus în jos;

3 – poziția orizontală, orizontală în jgheab și ușor înclinată;

4 – orizontală și orizontală în jgheab;

Caracterul curentului de sudare se simbolizează astfel:

1 – curent continuu sau alternativ;

2 – curent continuu, în mod obligatoriu;

Caracteristicile tehnice speciale ale electrozilor pentru sudarea oțelurilor carbon și slab aliate se simbolizează prin următoarele litere, adăugate la sfârșitul simbolului:

H – electrozi cu conținut redus de hidrogen;

P – electrozi cu pătrundere adâncă;

Fe- care înveliți conform electrozi conțin pulbere de fier, minimum 150%.

Pentru sudarea oțelurilor carbon uzuale se recomandă alegerea mărcilor de electrozi metalici înveliți conform tabelului 1.2

Alegerea diametrului și a lungimii electrodului se face în funcție de grosimea tablelor.

Tab.1.2

1.6.3. Poziția de sudare

La sudarea prin topire există unele dificultăți în transferul metalului topit de pe electrod spre piesă, dacă rostul cusăturii nu este astfel plasat față de arcul electric, încât acest transfer să fie favorizat de forțele de gravitație. Acest fenomen a determinat necesitatea standardizării pozițiilor de sudare, definite în STAS 7365-74 prin intermediul unor parametri unghiulari, care exprimă atât înclinarea longitudinală a cusăturii ce se realizează la un moment dat, cât și înclinarea planului median al băii de metal topit fală de verticală. În figura 1.3 se prezintă unele poziții particulare de sudare, rezultate din prevederile acestui standard, [118].

Fig.1.3- Principalele poziții de sudare

Cel mai înalt grad de dificultate la sudare îl prezintă sudarea pe plafon. Pentru realizarea acestor suduri, cât și a celor verticale, în cornișă sau înclinate, sunt necesare măsuri tehnologice speciale, care să conducă la micșorarea volumului băii de metal topit existent la un moment dat și la scăderea fluidității acestuia, în vederea prevenirii fenomenelor de scurgere a băii sub influența forțelor de gravitație.

Prin sudabilitate se înțelege proprietatea tehnologică a unui material metalic de a se putea suda printr-un procedeu uzual de sudare, astfel încât îmbinarea nedemontabilă să corespundă condițiilor impuse de exploatare.

1.6.4. Modul operator la sudarea cu arc electric cu electrozi înveliți

După fixarea în poziția dorită a tablelor de sudat, pregătite în prealabil, sudorul echipat corespunzător, tine (de obicei) în mâna stângă masca de protecție, iar în dreapta portelectrodul în care a fixat un electrod și lovește ușor piesa de sudat cu capătul liber al electrodului. Apoi acest capăt este îndepărtat la o distantă fată de piesă, egală aproximativ cu diametrul electrodului, căutând să mențină cât mai constantă această distanță, în tot timpul lucrului.

Întrucât arcul electric formează la capătul electrodului un crater, rezultat din topirea mai rapidă a metalului electrodului față de arderea inițială a învelișului acestuia, de cele mai multe ori menținerea la o lungime optimă a arcului se face prin rezemarea ușoară a învelișului electrodului pe metalul de bază.

La sudarea tablelor în poziție orizontală electrodul trebuie să fie în permanență înclinat în direcția de sudare, cu un unghi de 15 … 30° față de verticală, variabil în funcție de forma cusăturii prescrisă în desen și de grosimea tablelor și a învelișului electrodului.

Odată cu înaintarea în lungul cusăturii (cu viteza de Lsudare vs) și cu compensarea topirii capătului electrodului (cu {viteza v,), electrodul se și [pendulează uneori transversal pe direcția de sudare, cu viteza Vp.

Fig. 1.4. Modul operator la sudarea cu electrozi înveliți bară

Forma acestor pendulări depinde de gradul de încălzire care se dorește a fi dat uneia sau ambelor piese de sudat, mai ales în cazul sudării tablelor groase.

Poziția și deplasările electrodului sunt prezente în figura 1.4 a [118]. În figura 1.4, b, [118], se dau câteva traiectorii ale traseelor pendulare celor mai uzuale, utilizate pentru încălzirea suplimentară a ambelor sau, mai ales, a uneia din tablele de sudat.

Calitatea sudurii executate depinde într-o foarte mare măsură de execuția uniformă și sincronizată a celor trei mișcări prezentate în figura 1.4.

În linii mari, amorsarea arcului de sudare este similară (ca tehnică operatorie) cu aprinderea unui chibrit, iar tehnica mânuirii electrodului la sudarea în poziție orizontală, este similară corespunzător cu tehnica scrisului.

Evident, există diferențe esențiale in ceea ce privește masele obiectivelor manevrate în aceste scopuri, în ceea ce privește traectorile imprimate acestora și în ceea ce privește vitezele de mișcare.

Sudarea în poziție verticală se poate executa de sus în jos sau de jos în sus. în ambele cazuri electrodul făcând un unghi de 40 … 50° cu verticala, așa cum rezultă din figura 1.5.

Fig. 1.5. Poziția și deplasarea electrodului la sudarea pe verticală

La sudarea cusăturilor orizontale pe perete vertical, trebuie evitată încălzirea excesivă a marginii piesei inferioare, ceea ce ar conduce la apariția pericolului scurgerii băii. Arcul se amorsează pe piesa inferioară, iar apoi este condus pe cea superioară unde se menține până la scurgerea picăturii de metal topit (Fig. 1.6).

Fig.1.6 Deplasarea arcului electric la sudarea orizontală pe peretele vertical

În cazul sudări pe plafon, arcul se menține foarte scurt, executându-se mânuiri rapide ale electrodului, pentru amorsarea și susținerea unei băi de sudare cat mai mici în volum (fig. 1.7).

Pentru executarea cusăturilor suficient de lungi se recomandă fixarea la capete a tablelor între ele, cu ajutorul unor plăcuțe sudate, întrucât la amorsarea și stingerea arcului se produc cratere, se recomandă ca acest tip de cusături să se execute pe plăcuțele de fixare reciprocă a pieselor de sudat.

În cazul amorsării arcului în continuarea unei cusături efectuate anterior, se recomandă reamorsarea lui cu 15 … 20 mm înainte de locul întreruperii.

Pentru micșorarea deformațiilor termice ale pieselor se recomandă sudarea cusăturilor relativ lungi prin realizarea sectorului vs "în pas de pelerin" sau în salturi" (Fig. 1.8).

În același scop, sudarea tablelor groase din oțeluri cu sudabilitate scăzută se realizează din cât mai multe treceri succesive, depunându-se la fiecare trecere câte un rând sau strat, cât mai subțire, astfel încât să se inducă corespunzător în structura sudată tensiuni termice cât mai mici.

După fiecare întrerupere a arcului se lasă un interval de timp pentru solidificarea zgurii, după care sudura se ciocănește cu ciocanul special și apoi se curăță cu peria de sârmă.

1.6.5. Stabilirea parametrilor regimului de sudare

Stabilirea regimului de sudare comportă alegerea tipului și a diametrului electrodului, a felului, polarității, intensității și tensiunii curentului ca și a vitezei de sudare.

Tipul electrodului se alege dintre mărcile standardizate, in funcție de calitatea

materialului de bază. poziția de sudare și condițiile generale de lucru (tipul sursei de curent disponibile, locul unde se desfășoară lucrarea, condițiile de depozitare și uscare etc.). Marca

electrodului precizează caracteristicile mecanice ae metalului electrodului depus în cusătură, eventualele elemente de aliere ale acestuia, ca și caracterul învelișului. Caracteristicile mecanice afe metalului depus sunt obligatoriu înscrise pe cutia de ambalaj a electrozilor. Pe ambalaj mai sunt date și unele indicații de utilizare a electrozilor respectivi, privind tipul curentului, polaritatea acestuia, Intensitatea in funcție de grosimea materialului de bază și altele.

De obicei diametrul se alege pe baza grosimii materialului de sudat (Tabelul 1.3).

Tab.1.3

Stabilirea valorii curentului de sudare se face corelat cu alegerea diametrului electrodului, în funcție de grosimea metalului de bază supus sudării.

De obicei. pento sudarea oțelurilor cu conținut mic de carbon, se folosesc relațiile empirice:

ls=40-d-C,Cp (3.3)

sau:

ls=(4…5)d(d + 5)CsCp (3.4)

în care:

ls – intensitatea curentului de sudare. [A];

d – diametrul sârmei electrodului, [mm];

Cs – factor de corecție care ține cont de corelația între grosimea tablei s și diametrul sârmei electrodului d;

C, – factor care ține cont de poziția de sudare.

Dacă se execută cusături la care 1,5 d ≤ s ≤ 3 d, se utilizează valoarea C8 = 1.

La sudarea pe vertical relația de mai sus se micșorează cu 10… 15 %, prin introducerea unui coeficient de corecție Cp = 0,9… 0,85, iar la sudarea pe plafon cu 15 … 20 %, prin acordarea valorii corective CP = 0,85 …0,8.

Există și alte metode și relații de calcul al intensității curentului de sudare. Pentru toate cazurile, în sârma electrodului având secțiunea A« se induc densități de curent I = 8 … 30 A/mm2, de forma:

l = l,/Ae (3.5)

Valorile orientative ale curentului recomandat pentru fiecare marcă și dimensiune de electrozi sunt indicate, de regulă, de producători pe cutiile în care sunt ambalați electrozii la livrare.

Orice valoare a curentului de sudare implică o anumită tensiune a arcului, stabilită în fiecare moment prin intermediul caracteristicii externe a sursei de curent și a lungimii momentane a arcului.

Alegerea polarității se face ținând cont că polul pozitiv se încălzește mai tare decât cel

negativ. De aceea, polaritatea directă se va utiliza de obicei la sudarea tablelor groase, iar polaritatea inversă la sudarea tablelor subțiri, cu electrozi relativ, groși, sau la sudarea cu electrozi bazici a oțelurilor cu conținut mai mare de carbon sau de impurități.

La stabilirea polarității se va ține cont, în mod obligatoriu, de indicațiile date de producătorul electrozilor utilizați, înscrise pe cutiile de ambalaj ale electrozilor.

Alegerea vitezei de sudare se face astfel încât forma și dimensiunile secțiunii transversale a cusăturii să corespundă cu cele prescrise, iar productivitatea sudării să fie maximă.

Forma secțiunii transversale a cusăturii (fig. 3.9) trebuie să respecte anumite condiții, atât în ceea ce privește lățimea cusăturii B sau înălțimea H a acesteia, cât și în ceea ce privește raportul Cf, denumit coeficient de formă:

C,= B/H (3.6)

În caz contrar, rezistența structurii sudate poate fi corespunzător periclitată.

Corelarea corectă a parametrilor regimului de sudare și constanța lor sunt foarte importante pentru realizarea unei cusături fârâ defecte de structură sau de natură geometrică.

Se constată că geometria secțiunii transversale a sudurii (Fig.1.9) este evident influențată de valorile parametrilor regimului de sudare, astfel:

lățimea B a sudurii crește odată cu creșterea tensiunii arcului și scade odată cu creșterea vitezei de sudare;

adâncimea de pătrundere h, suprainălțarea h1 și deci și înălțimea cusăturii H cresc odată cu creșterea intensității curentului și scad odată cu creșterea tensiunii și a vitezei de sudare.

La sudarea oțelurilor do construcție având conținut mic de carbon, energia lineară calculată cu relația (3.2) trebuie să aibă valorile orientative: El = 7000 … 11000 J/cm la folosirea electrozilor cu diametrul d = 3.25 mm. El = 9000 … 13000 J/cm pentru d = 4 mm, Ei = 11000 … 18000 J/cm pentru d = 5 mm, și l = 13000 … 20000 J/cm pentru d = 6 mm,

Corelarea corectă a intensității cu diametrul și tipul electrodului, cu poziția de sudare și cu polaritatea au implicații și în ceea ce privește eficacitatea transferului de metal de la electrod spre piesă, deci in ceea ce privește randamentul sudării și al folosirii energiei consumate la sudare.

Cantitatea m1 de metal topit de către arcul electric este direct proporțională cu intensitatea curentului de sudare l„ [A] șl cu timpul de menținere al arcului t. [ore]:

m1=C1*ls*t (3.7)

în care:

m1 – cantitatea de metal topit, [g];

C1 – coef.cient de topire al metalului la sudare (coeficientul de proporționalitate), [g/A * oră].

De multe ori interesează numai masa metalică a electrodului topit în arcul electric. Pentru aceste cazuri speciale se ia în considerare corespunzător un coeficient de topire al electrodului, coeficient notat cu Ct: m1 = Ct • Is -t (3.8)

Metalul topit din electrod este introdus în cusătura sudată. Masa metalului depus md [g], este, de asemenea, proporțională cu timpul t și cu curentul de sudare ls:

md = Cd * ls • t (3.9)

rezultând un coeficient de topire al metalului la sudare Cd [g/A • h], astfel încât:

Cd = md / ls*t (3.10)

în general, la sudarea cu arc electric se poate considera că există relațiile:

Cte = (0,6.. 0.85) *Ci (3.11)

Cd = (0,85 … 0,99) *Cte (3.12)

Diferențele dintre masa electrodului topit și masa metalului depus constituie pierderi prin stropiri, prin vaporizare sau prin componente evacuate în zgură.

Din relația (5.12) rezultă că pierderile de material metalic au valorile ѱ = 1 … 15% din totalul calitatea totală de metal (de adaos) topit, întrucât:

ѱ = (Cld-Cd)-100 = (met-md)*100 [%] (3.13)

La sudarea cu electrozi înveliți pierderile sunt maxime în cazul folosirii unor curenți de sudare mari și, mai ales, la realizarea cusăturilor de poziție.

1.6.5 Dezavantajele procedeului de sudare și metode de combatere a acestora

Sudarea manuală cu arc electric prezintă dezavantajul unei productivități scăzute, mai ales în cazul sudării tablelor groase, când sunt necesare mai multe treceri.

Pe lângă aceasta, calitatea scăzută a cusăturii sudate și dependența ei de calificarea, conștiinciozitatea și starea muncitorului, sunt alte dezavantaje, la care se adaugă un coeficient mare de pierderi de metal prin stropi, în cazul utilizării curenților mari, din dorința creșterii productivității sudării.

Pentru combaterea acestor dezavantaje ale sudării clasice cu electrozi înveliți, în cazurile în care este posibil, se apelează fie la utilizarea procedeului de sudare automată sub strat de flux sau în mediu protector de gaze, fie la variante semiautomate de sudare cu electrozi înveliți, așa cum este de exemplu sudarea cu electrod culcat (Fig.1.10).

1.7 DEFECTELE ÎMBINĂRILOR SUDATE[1]

1.7.1 Noțiuni generale

Sudura, ca rezultat al unor procese complexe de natură fizică, chimică, metalurgică, este susceptibilă la apariția unor defecte foarte variate. Aceste defecte afectează atât metalul cusăturii (MA), cât și cel aflat în zona învecinată influențată termic (ZIT). Datorită numărului mare de factori care afectează formarea cusăturii, defectele sudurilor sunt foarte diferite, depinzând de felul procedeului de sudare, de natura metalului de bază, de tipul îmbinării sudate etc.

Se consideră defect al sudurii orice abatere de la continuitatea, forma, dimensiunile, aspectul exterior, structura și compoziția chimică, prescrise pentru cusătură, în normativele sau caietele de sarcini, conducând în final la o diminuare a rezistenței mecanice a sudurii sau afectând în mod defavorabil, comportarea în exploatare a îmbinării sudate respective.

Noțiunea de defect al sudurii este convențională și relativă. în funcție de normativele considerate sau de condițiile tehnice contractuale, aceeași abatere poate constitui uneori un defect inadmisibil, alteori un defect admisibil sau remediabil.

În continuare se vor trata câteva tipuri de defecte, cauzele care le produc și soluțiile pentru evitarea apariției lor. De asemenea, vor fi analizate și deformațiile pieselor sudate, care se referă nu numai la cusătura efectuată, ci și la întreaga construcție sudată.

Încălzirea și, respectiv, răcirea determină deformații volumice și, în anumite condiții, tensiuni de valori considerabile.

Fig.1.11- Bară liberă încălzită

De exemplu:

bară liberă încălzită (Fig. 1.11)

bară încastrată la un capăt și rezemată la celălalt capăt (Fig.1.12)

bară încastrată la ambele capete (Fig.1.13)

În cazul structurilor sudate apar încălziri si răciri locale și componentele sunt mai mult sau mai puțin libere să se dilate și să se contracte, ceea ce determină apariția de tensiuni și deformații

în secțiune, încălzirea este mai puternica pe fața care se sudează și mai slabă pe fața opusă ei (Fig.1.14)

Fig.1.14

în lungul cusăturii, încălzirea este maximă în dreptul arcului

electric, în față componentele sunt reci, în spate sunt calde dar în curs de răcire (Fig. 1.14).

1.7.2. Tensiuni și deformații în piesele sudate

În piesele asamblate, în urma procesului de sudare, își fac apariția tensiuni interne, care au o importanță deosebita în privința bunei funcționări a ansamblului respectiv.

După proveniența lor, tensiunile la sudare se clasifică în următoarele tipuri:

tensiuni termice, cauzate de încălzirea și repartizarea neuniformă a căldurii;

tensiuni structurale, apărute ca urmare a traversării punctelor

de transformare ale aliajelor în timpul încălzirii și răcirii pieselor; tensiunile structurale sunt însoțite întotdeauna de tensiuni termice.

Din punctul de vedere al duratei lor de persistență în materialul supus sudării, tensiunile pot fi, [118]:

tensiuni temporare (de scurtă durată);

tensiuni remanente (care persistă și după răcirea piesei sudate).

Tensiunile termice apar ca urmare a ciclului termic la care este supusă piesa sudată. Temperaturile atinse în diverse puncte ale piesei pot să aducă materialul în stare plastică, deci tensiunile care apar în acest domeniu vor putea provoca piesei, deformații plastice remanente, în cazul în care tensiunile acționează în domeniul elastic deformațiile se resorb după răcirea totală a piesei sudate.

Tensiunile structurale apar ca urmare a traversării punctelor de transformare ale aliajului în timpul încălzirii și răcirii pieselor sudate. în cazul metalelor aflate în stare plastică, schimbările de volum nu sunt însoțite de apariția tensiunilor. în momentul sudării, straturile de metal din vecinătate, în cazul oțelului, sunt aduse la temperatura punctului Ac1 și apoi la cea a punctului Ac3. Transformarea austenitică este însoțită de o micșorare a volumului (figura 17.6, curba 1), [118]. La răcirea înceată, descompunerea austerutei are loc la aceeași temperatură, apărând o creștere a volumului fără însă a se produce tensiuni (Fig 17.6, curba 2)[118]. La răcirea rapidă sau în cazul unui otel cu elemente de aliere, această schimbare de volum are loc la temperaturi mai scăzute (figura 17.6, curba 3). Descompunerea austenitei începe la temperaturi mai joase, rezultatul ei fiind produsele de tip martensitic sau asemănătoare, trecerea fiind însoțită de o sensibilă creștere de volum. Aceste schimbări de volum la temperaturi scăzute, când aliajul se află în domeniul elastic, vor fi însotite de tensiuni structurale.

Dilatarea bruscă are loc în faza în care cusătura și zona înconjurătoare se contractă, fiind sub acțiunea unor eforturi unitare de întindere foarte mari; de aceea în cusătură și în metalul de bază se pot forma crăpături.

Încălzirea neuniformă, contracția metalului cusăturii și modificările structurale în zona influențată termic, pot crea în piesă o stare tensională complexă, care este cu atât mai periculoasă, cu cât cusăturile sunt dispuse mai nerațional în spațiu și cu cât forma piesei este mai complicată.

În timpul exploatării piesei tensiunile proprii se adaugă la tensiunile care apar în piesă sub acțiunea sarcinilor exterioare, așa încât depășesc rezistența la rupere a metalului, provocând o ruptură.

Fig.1.15- Modificările de volum produse la încălzirea și răcirea oțelului în timpul sudării

1.7.3. Prevenirea si combaterea tensiunilor interne și a

deformațiilor în piesele sudate

Prevenirea și combaterea tensiunilor interne și a deformațiilor este posibilă prin măsuri cu caracter constructiv sau tehnologic, [118], [120].

Măsuri constructive. Pe baza unor determinări experimentale sau prin calcul se stabilesc valorile tensiunilor remanente pentru îmbinări sudate tipice sau pentru piese simP:e Ținăndu-se seama de aceste rezultate, în cazul concret al pieselor, se alege acea construcție care asigură o repartizare cat mai uniformă a tensiunilor interne, ținandu-se ssama de următoarele recomandări:

se vor evita piesele excentrice sau cu elemente nesimetrice;

așezarea elementelor piesei sau formarea secțiunii se realizează în așa fel încât suma momentelor volumelor de metal depus fală de axa de simetrie să fie zero sau cât mai aproape de această valoare (fig. 1.16. a). [118];

unele secțiuni asimetrice, care se execută cu două cusături, pentru echilibrare, se pot realiza cu o cusătură continuă și una discontinuă (fig. 1.16, b), [118],

Măsuri tehnologice. Dintre măsurile tehnologice care sunt indicate spre a fi adoptate in vederea prevenirii si combaterii tensiunilor interne și a deformațiilor, se pot aminti:

preîncâlzirea pieselor, pentru înlăturarea neuniformității încălzirii și reducerea vitezei de răcire; se aplică mai ales la piesele din oțel cu mult carbon, oțel aliat, fontă etc.; preîncălzirea se poate realiza prin inducție, cu flacără oxiacetilenică, în cuptoare etc.;

tratamentul termic de recoacere de detensionare după sudare în vederea înlăturării tensiunilor interne produse fa sudare, precum și a celor de la prelucrările precedente;

lovirea cusăturii sudate pentru echilibrarea tensiunilor interne;

încălzirea uniformă a piesei în timpul sudării și egalizarea deformațiilor prin anumite metode de depunere a metalului;

deformarea iversă a elementelor construcției sudate (fig. 1.18);

Fixarea rigidă a pieselor în timpul sudării prin puncte de sudură sau prin prinderea lor in dispositive de sudare etc.

1.7.4 Tensiuni si deformații la îmbinările cap la cap

După sudarea cap la cap a două table, aflate inițial în poziție orizontală, tensiunile interne determinate de încălzirea și răcirea neuniformă duc la deformări multiple (fig.1.19)

Forța de contracție unghiulară, F, la cusături in V prezintă valori cuprinse între 416…2000daN, pentru grosimi s=8…12 mm, depuse, în mod corespunzător intr-un numar de 3…5 straturi.

Măsurile tehnologice pentru limitarea deformașiilor la sudare sunt:

Reducerea la minimul posibil a unghiului rostului (cusătura are volum mai redus, încălzirea este mai redusă)

Sudarea în pas de pelerin: 4-3-2-1-

Sudarea din două părți, utilizând rosturi simetrice (X), dacă este posibil;

Sudarea a două subansamble spate în spate, pentru echilibrarea tensiunilor urmată de detensionare;

Îmbinările cu L=400…1200 mm se sudează de la mijloc spre capete (fig.1.20).

Îmbinările cu L>1200 mm, se sudează pas de pelerin iar dacă se sudează în mai multe straturi, acestea se execută în direcții inverse și eventual de la mijloc spre margini și invers (fig.1.21) sau la cusături în multe straturi, se sudează în cascadă.

1.7.5 Tensiuni și deformații la îmbinările de colț

Dacă se sudează pe o singură parte la îmbinările de colț, apar tensiuni și deformații mari în piesele supuse îmbinării. Este, de aceea, preferabilă adoptarea de asamblări nedemontabile simetrice. Dar și aici pot să apară deformații complexe (fig. 1.22 si fig.1.23 a,b), datorită cauzelor prezentate anterior.

Măsuri tehnologice pentru limitarea deformațiilor:

Sudarea cu doi sudori simultan, de o parte și alta a „inimii” (tablei verticale)

Sudarea în pas de pelerin

Sudarea cu treceri alternate de o parte și alta a “inimii”

Predeformarea componentelor în sens invers

Scheme de principiu pentru sudarea îmbinărilor de colț sunt prezentate în figura a, b, c.

În general, deformațiile structurilor sudate sunt cu atât mai mici cu cât:

volumul de metal topit este mai mic;

rosturile sunt mai simetrice în raport cu axa perpendiculară pe axa cusăturii;

se uniformizează mai mult câmpul termic (o preîncălzire a componentelor este întotdeauna benefică);

structura este mai rigidă, componentele mai groase și fixarea lor în vederea sudării, mai puternică;

materialele de sudare (M.A.) au o plasticitate mai mare.

1.7.6. Probleme practice

Alte aspecte practice care pot apare la sudare sunt enumerate în cele ce urmează:

Ordinea de sudare a unui ansamblu format din mai multe table.

Ca regulă generală, trebuie să se asigure, pe cât posibil, contracția liberă a cusăturilor. De aceea, se execută mai întâi cusăturile transversale scurte, care unesc tablele, și doar apoi se execută cusăturile longitudinale (fig. 1.24).

Ordinea de sudare, la montaj, a unei grinzi I, (fig. 1.25). Dacă este posibil, se

sudează cu două sudări, simultan, simetric.

Sudarea unor contururi închise, (fig. 1.26).

Alte reguli pentru echilibrarea deformațiilor, (fig. 1.27a, b).

Măsuri constructive pentru reducerea tensiunilor interne și a pericolului de fisurare.

Ca regulă generală în majoritatea cazurilor practice trebuiesc evitate formele constructive care duc la concentrarea tensiunilor.

Se va evita, pe cât posibil, incrucișarea de cusături sau plecarea din același punct a mai multor astfel de cusături, asa cum este prezentat în fig. 1.28 a, b, c și d.

1.7.7 Alte tipuri de defecte în structurile sudate

Nenumărate alte defecte se pot forma în cusăturile sudate, fiind cauzate de:

Penetrarea unor substanțe străine (incluziuni nemetalice sau metalice) etc.

Inocularea gazelor în cusătură (pori și sulfuri)

1.8 Controlul calității îmbinărilor sudate

1.8.1. Clasificarea defectelor îmbinărilor prin sudură și modul de verificare a acestora

Defectele îmbinărilor sudate pot fi grupate astfel:

Abateri dimensionale ale cusăturii:

lățime neuniformă;

supraînălțare excesivă;

concavitate;

mărime neuniformă a catetelor la sudarea de colț;

deformarea pieselor sudate;

dezaxarea marginilor pieselor.

Mod de control al acestui tip de abateri se efectuează prin: examinare vizuală, control prin măsurări și verificare cu șabloane.

Defecte exterioare ale cusăturii:

cratere nesudate;

scurgeri la rădăcină;

revărsări din rost;

fisuri, pori etc.

Mod de control al acestui tip de abateri se efectuează prin: examinarea vizuală și analiza metalografică.

Defecte în interiorul cusăturii:

incluziuni de gaze sau zgură;

lipsă de pătrundere sau de topire;

fisuri;

caneluri în lungul cusăturii (șanțuri marginale);

defecte de structură.

Mod de control al acestui tip de abateri se efectuează prin:

examinarea vizuală și metalografică în secțiune;

control cu ultrasunete, radiații Rontgen sau gama;

nerealizarea caracteristicilor mecanice și tehnologice;

încercări mecanice și tehnologice.

1.8.2. Controlul calității îmbinărilor sudate

Controlul calității îmbinărilor sudate se realizează în trei etape:

Etapa I: Controalele preliminare. Prima etapă se efectuează înainte de sudare și în cadrul

acesteia se realizează controlul calității materialelor care intră în procesul de sudare. De obicei, se verifică:

caracteristicile, compoziția chimică, starea de prelucrare a metalului de bază (MB) care se sudează (laminat, turnat, forjat, tratat termic etc.);

caracteristicile materialului de adaos (MA), adică starea și caracteristicile sârmei-electrod, fluxului sau electrozilor;

compoziția chimică și umiditatea gazului de protecție (dacă sunt conform cu prescripțiile tehnice),

se execută încercările de sudabilitate;

se face pregătirea rostului; se controlează modul în care au fost pregătite marginile pieselor în vederea sudării, respectiv dacă dimensiunile elementelor rostului de sudare se înscriu în prescripțiile tehnice;

se pregătesc și se controlează utilajele, etc.

Atât materialele de bază, cât și materialele de adaos trebuie să fie însoțite de certificate de calitate.

Etapa II: Controalele operative. Pe parcursul celei de a doua etape se realizează controlul în

timpul realizării propriu-zise ale îmbinărilor sudate.

Controlul operativ constă în verificarea:

temperaturii de preîncălzire;

diametrului electrodului de sudare;

regimul de sudare;

numărului de straturi care urmează a fi depuse etc.

În general, se urmărește ca valoarea paranmetrilorde sudare să se încadreze în prescripțiile inițiale.

De asemenea, se efectueată curățirea straturilor și a rădăcinii sudurii (cu lichide penetrante după crăituire și polizare)

Controlul privește și modul cum se efectuează cusătura sudată după fiecare trecere, cum se manevrează electrodul etc.

Nu se va omite nici controlul privind curățarea de zgură a sudurilor

■ Etapa III: Controalele finale. In cea de a treia etapă se realizeazăcontrolul îmbinării sudate, care cuprinde mai multe metode unele cu caracter nedistructiv altele cu caracter distructiv.

Controlul nedistructiv al îmbinării sudate

Controalele nedistructive ale îmbinărtor sudate se reafezează v următoarele tipuri de verificări:

Controlul vizual se efectuează cu ochiul liber sau cu lupa, analizând aspectul exterior (conform prescripțiilor standardizate); prin această metodă se controlează, din punct de vedere macroscopicaspectul și uniformitatea depunerii metalului, lipsa de material, cratere, fisuri, revărsări sau șanțuri marginale.

Controlul dimensional, prin care:

se verifică supraînălțarea cusăturii sudate cap la cap:

se verifică dimensiunea sudurii de col și anume supraînălțarea cusăturii;

Cu ajutorul șublerului pentru sudură se mai controlează:

unghiul rostului de sudare;

perpendicularitatea celor două piese care urmează a fi sudate;

deschiderea rostului de sudare.

Se impune o atenție deosebită asupra poziției șublerului în timpul măsurării, care trebuie să fie simetric așezat pe fețele de bază.

Controlul de punere în evidență a defectelor interne se face cu raze penetrante Rontgen și gama. În acest mod incluziunile, nepătrunderile și porii sunt ușor de pus în evidență. Crăpăturile și fisurile longitudinale se determină, de asemenea, fără dificultăți. Fisurile sub rândul de sudură, și microfisurile sunt mai greu de determinat.

Sudurile de colț, cap la cap ale țevilor circulare și longitudinale cer o tehnică specială, care se referă la poziția sursei de raze penetrante și locul de așezare a filmului față de defect.

Controlul radiografie cu radiații X (Rontgen); sunt radiații cu lungimea de undă λ = 1 … 0,6 A (lumina: 4000 … 8000 A și oscilații electromagnetice). Pătrunderea radiațiilor este cu atât mai mare cu cât lungimea de undă λ este mai mică.

Fasciculul de radiații se dirijează perpendicular pe centrul cusăturii și după traversare se percep pe un ecran fluorescent sau plăci (film) fotografice. La un ecran fluorescent sensibilitatea (defectul minim detectabil) este mai mic de 10 ori decât la film.

Defectul minim detectabil cu raze X este 1 … 1,3% din grosimea oțelului (10… 100mm).

Controlul radiografie cu radiații yî sunt radiații cu lungimea de undă A = 0,1 … 0,001 A, deci pătrunderea este mai mare decât în cazul radiaților X.

Dezavantajele utilizării acestui tip de control sunt:

timp de expunere mai marea decât în cazul radiaților X;

sensibilitate mică sub grosimi ale materialului de 60 mm.

Controlul cu ultrasunete (controlul ultrasonic) se utilizează pentru determinarea defectelor interioare ale sudurii. Verificarea se efectuează prin vibrații cu frecvența de 2 … 5 MHz, vibrații obținute pe baza fenomenului piezoelectric (lamele din cristale de cuarț, sare etc., își pot modifica dimensiunile geometrice la aplicarea unor sarcini electrice pe suprafețe).

Defectul în interiorul sudurii apare pe un ecran sub forma unor curbe de mărime proporțională cu mărimea și poziția defectului.

Se controlează metalul de bază (MB) și cusătura (Cus), pentru grosimi ale acestora cuprinse între 10… 500 mm.

Controlul ultrasonic reprezintă o metodă mai ieftină și mai operativă decât controlul radiografie cu radiații x și y. dar în urma aplicării acestuia, rezultatele nu pot fi culese pe un suport oarecare ce ar trebui să rămână ca document doveditor și de comparație.

O altă dificultate în aprecierea importanței defectului o constituie calibrarea: palpator emițător – piesă (reflectare ecou) – palpator receptor.

Suprafețele pe care se aplică controlul ultrasonic trebuie foarte bine curățate de stropi, murdărie și degresate.

Controlul prin defectoscopie magnetică (control cu flux magnetic). Se aplică un curent electric între doi electrozi fixați pe sudură, intre aceștia prin sudură se creează un câmp magnetic. Intensitatea curentului este de 300 A pentru o distanță de 100 mm sau de 1000 A pentru o distanță de 250 mm între electrozi.

Pe suprafața sudurii se presară o pulbere de fier, care este orientată după liniile câmpului magnetic. Se utilizează deci pulberi feromagnetice (oxid feros Fe3Ot). care, la magnetizarea piesei, reduc orientarea fluxului magnetic din probă (incluziunile, sulfurile, fisurile deviază liniile de flux magnetic).

Prezența defectului este pusă în evidență ce orientarea pulberii după forma defectului la locul respectiv.

Controlul cu lichide penetrante se aplică numai pentru defecte de suprafață neobservabile cu ochiul liber, și constă în:

curățirea suprafeței de contact cu degresant:

pe suprafața sudurii se aplică lichid penetrant (colorat în roșu sau fluorescent), care pătrunde în fisurile care nu se văd cu ochiul liber;

după un timp (cca. 5 … 10 minute) se curăță lichidul de pe suprafața sudurii:

se depune un strat de developant, care prin absorbirea lichidului penetrant, pune în evidență existența fisurii.

Controlul etanșeității se efectuează hidraulic (la presiuni de 25…2 x mai mari ca presiunea atmosferică), pneumatic (petrol cu cretă în soluție: amoniac și benzi impregnate cu soluții speciale; heliu, freon, argon; gaze trasoare și spectometre de masă.

Controlul distructiv al îmbinărilor sudate

Controalele distructive ale îmbinărilor sudate se efectuează:

pe plăci de control realizate din același și sudate în aceleași condiții;

pe epruvete de dimensiuni mari (sudabilitate);

prin sacrificarea uneia sau mai multor prese.

Metodele de cercetare sunt:

încercările mecanice (la tracțiune, îndoire, reziliență, duritate etc.) pentru a verifica caracteristicile fizice șl mecanice ale îmbinării sudate respectiv în cusătură t în zona influențată termic (ZIT) și în metalul de bază (MB);

analiza metalografică a structurilor efectuată cu microscopul metalografic, prin examinarea unor probe prelevate din cusătura sudată sau din proba martor,

analiza chimică se execută pe metal extras din cusătura sudată și din metalul de bază (MB); în acest mod se poate stabili dacă compoziția chimică a electrodului a fost bine aleasă.

Probele martor se execută odată cu piesele de bază, cu aceeași tehnologie și materiale de adaos.

Se verifică structura în sudură: în cusătură , în zona influențată termic (ZIT) și în metalul de bază (MB), înainte de tratamentul termic și după acesta.

Capitolul II

2.1 Definirea și clasificarea dispozitivelor[2]

Noțiunea de dispozitiv este larg utilizată în diferite domenii de activitate. În construcția de mașini, dispozitivele pot fi definite astfel:

Dispozitivul este un sistem tehnic, unitar din punct de vedere tehnologic, funcțional și constructiv care pregătește, realizează, menține și/sau modifică poziționarea obiectelor de lucru, putând prelua și funcții ale mașinii-unelte sau ale operatorului uman.

Din definiția dată anterior rezultă caracteristicile dispozitivelor:

Este compus din mai multe elemente, fiind o unitate constructivă, funcțională și tehnologică;

Principalele funcții care definesc dispozitivul sunt cele legate de pregătirea operației de poziționare, realizarea acesteia și modificarea poziționării în concordanță cu cerințele impuse de procesul tehnologic;

Dispozitivul poate uneori să preia funcții ale mașinilor-unelte pe care le echipează, completându-le pe acestea, iar când ele participă la automatizarea proceselor de fabricație preiau funcțiile operatorilor umani care în varianta clasică deserveau procesul de fabricație.

2.1 Clasificarea dispozitivelor

Clasificarea dispozitivelor se face după mai multe criterii. Cateva dintre aceste sunt redate mai jos:

După funcțiile pe care le îndeplinesc și locul în cadrul sistemului tehnologic

elastic (STE) dispozitivele pot fi:

Dispozitive de lucru sunt acele dispozitive care sunt interioare STE și prin care trece fluxul forțelor (FF) care iau naștere in procesul de fabricare. Ele contribuie la asigurarea preciziei de prelucrare a pieselor fabricate, motiv pentru care se construiesc rigide și avand elementele constructive precis executate. Aceste dispozitive pot fi:

Dispozitive de copiat (DC)

Dispozitive însoțitoare sau satelit (DI)

Dispozitive de indexare (DIn)

Dispozitive de generare a suprafețelor (DGS), (ex. Pentru suprafețe eliptice, pentru rectificat raze mari de curbură, pentru strunjit poligonal, etc)

Dispozitive de alimentare automată cu obiecte de lucru (DAA) sau cu scule (DAASc), care sunt in afara STE. Acestea contribuie la creșterea capacității de producție a utilajelor și la creșterea productivității muncii. Printre aceste dispozitive se pot enumera:

Dispozitive de depozitare (buncăre),

Dispozitive de ordonare,

Dispozitive de separare,

Dispozitive de dozare,

Dispozitive de sortare,

Dispozitive de control activ (DCA).

Dispozitive de interconectare a operațiilor:

Dispozitive de transfer (DTr), care pot fi pas cu pas (liniare sau circulare)

Dispozitive de modificarea orientării obiectelor de lucru între două posturi de lucru.

După numărul obiectelor de lucru asupra cărora dispozitivele își exercită funcțiile, pot fi:

Dispozitive singulare, care iși exercită funcțiile asupra unui obiect de lucru;

Dispozitive multiple, care iși exercită funcțiile asupra mai multor obiecte de lucru (ex. capetele multiaxe pentru găurire, alezare, filetare)

După tipul și dimensiunile obiectelor de lucru asupra cărora își exercită funcțiile dispozitivele pot fi:

Dispozitive speciale (DS), care iși exercită funcțiile asupra obiectelor de lucru de același tip și aceeași dimensiune;

Dispozitive specializate (DSp), care iși exercită funcțiile asupra obiectelor de lucru de același tip și dimensiuni diferite;

Dispozitive universale (DU), care iși exercită funcțiile asupra obiectelor de lucru de tipuri și dimensiuni diferite.

Dispozitivele flexibile (DFl), care se adaptează nu numai la diferite tipuri și dimensiuni ale obiectelor de lucru, dar și la aplicații diferite, avand cel mai inalt grad de universalitate. Sunt utilizate in cadrul tehnologiilor flexibile (linii flexibile de fabricație). Dispozitivele flexibile sunt realizate prin agregarea unor elemente modulate prefabricate. Acest lucru face ca ele să se mai numească dispozitive agregate, modulate sau Dispozitive Universal Asamblabile (DUA).

Aceste tipuri de dispozitive sunt compatibile cu diferitele tipuri de producție, așa cum rezultă din Fig. 2.1.[2]

La producția de serie mare și masă sunt utilizate frecvent dispozitivele speciale, apoi cele specializate și rar cele universale. La producția de unicate și serie foarte mică se utilizează dispozitivele flexibile, cele universale și mai rar cele specializate. La producția de unicate și serie foarte mică se utilizează dispozitivele flexibile, cele universale și mai rar cele specializate.

După alcătuirea dispozitivelor acestea pot fi:

Dispozitive compuse din elemente speciale (peste 50% sunt piese speciale),

Dispozitive compuse din subansambluri tipizate, normalizate sau standardizate (ex. capetele multiaxe),

Dispozitive compuse în totalitate din elemente tipizate – Dispozitivele modulate sau universal asamblabile (DUA), acestea facilitează realizarea rapidă a dispozitivului. Ele pot fi utilizate astfel pentru producția de unicate și serie mică.

După acționarea lor, dispozitivele pot fi:

cu acționare mecanică manuală. Această acționare este utilizată la prelucrări ușoare pentru producții de unicate și serie mică.

cu acționare mecanizată. Cea mai frecvent utilizată acționare fiind cea pneumatică, apoi hidraulică, electromecanică, elecro-magnetică și magnetică, vacuumatică și combinații ale acestora.

cu acționare automatizată. În acest caz sunt utilizate mișcări principale sau secundare ale mașinii-unelte pentru acționarea dispozitivului. ( ex. mandrina cu acționare centrifugală)

După natura operațiilor tehnologice la care sunt utilizate, dispozitivele se clasifică:

Dispozitive pentru prelucrări prin așchiere,

Dispozitive pentru montaj,

Dispozitive pentru control,

Dispozitive pentru tratamente termice,

Dispozitive pentru sudare etc.

Fig.2.2 Schema clasificarii dispozitivelor de lucru in sistemul tehnologic[2]

2.2 Descrierea dispozitivului de asamblare a podelei [4]

Sudarea semiautomată sau complect automatizată are ca rezultat creșterea factorului de timp a arcului electric și o productivitate mai mare. Dar avantajele acestor procedee nu pot fi pe deplin exploatate cu excepția cazului în care dispozitivele de fixare (de tip jig sau fixture) și manipulatoare sunt integrate corespunzător cu echipamentele de sudură și piesa de sudat pentru care au fost concepute.

Sunt de dorit utilizarea acestor dispozitive de fixare de sudură și dipozitive de poziționare pentru cel puțin patru motive:

Pentru a minimiza distorsiunile cauzate de căldura sudurii.

Pentru a permite sudarea într-o poziție mai convenabilă.

Pentru a spori eficiența și productivitatea sudurii.

Pentru a minimiza problemele îmbinare (potrivire). Cu un dispozitiv de fixare pentru sudură de tip jig sau fixture, componentele părții de sudat pot fi asamblate într-o aliniere precisă și fixate bine și în concordanță cu modul de asamblare în timpul de poziționare și în timpul sudării, astfel încât toate piesele finite provenind din dispozitivul de fixare vor fi uniforme.

Dispozitivele de fixare de sudură sunt dispozitive specializate care permit ca componentele ce trebuiesc sudate să fie ușor, rapid de fixat și ținut.

Un dispozitiv de fixare de sudură trebuie să fie:

Rigid și puternic, deoarece trebuie să stea în strângere solicitată fără să se deformeze.

Să funcționeze simplu, dar aceasta trebuie să fie corectă.

Realizat la un preț de cost redus, adecvat funcțiunilor si scopului propus.

Proiectat astfel încât să nu fie posibilă punerea piesei în mod greșit-metoda Poka Yoke.

să fie concepute și realizate rațional cu gradul de mecanizare sau automatizare pentru a realiza o creștere a productivității;

să asigure securitatea muncii și reducerea efortului fizic;

să fie ușor de transportat, manipulat și depozitat;

să fie ușor de întrelinut și exploatat;

să fie ieftine și justificate din punct de vedere economic.

2.2.1 Avantajele utilizării dispozitivelor:

Duc la creșterea productivității muncii, deoarece reduc timpii consumați de operatori pentru poziționarea și fixarea obiectelor de lucru supuse prelucrării. În cazul existenței dispozitivelor poziționarea acestora se face prin simpla așezare a lor pe elementele mecanismului de fixare al dispozitivelor. Fixarea lor se face de asemenea cu mecanisme de fixare care necesită timpi mici pentru realizarea acesteia. Astfel, au fost eliminați timpii necesari pentru trasaj, operație costisitoare unde trebuie utilizați operatori avand calificare superioară, precum și timpii destinați reglării sculelor, aceasta făcandu-se rapid în cazul existenței dispozitivului;

Crește substanțial precizia de fabricație a pieselor. Poziționarea obiectului de lucru în dispozitiv este mult mai precisă decât în absența acestuia. Erorile care pot să apară sunt estimate și prin construcția dispozitivului se caută limitarea la maxim a lor;

Necesită o calificare mai scăzută pentru operatorii umani decât în cazul fabricației fără dispozitive. Introducerea dispozitivelor simplifică munca operatorilor, aceștia avand doar sarcina de a așeza obiectul de lucru în dispozitiv și să activeze mecanismul de fixare al acestuia.

Reduc eforul fizic și intelectual al operatorilor, îmbunătățind astfel condițiile de muncă. Eliminarea acționărilor manuale ale mecanismelor de fixare ale dispozitivelor contribuie la eliminarea lucrului mecanic depus de operator, necesar strangerii;

Elimină riscul de desprindere al obiectelor de lucru din dispozitiv în timpul prelucrării acestora. Astfel, au fost îmbunătățite esențial acțiunile privind protecția muncii.

Dispozitivele de control pot îmbunătății activitățile de control prin înlăturarea subiectivismului inerent la efectuarea controlului de către operatorii umani;

Introducerea dispozitivelor inteligente, mecatronice, permit îmbunătățiri esențiale referitoare la conducerea automată a proceselor de fabricație, realizandu-se așa numita cibernetizare/automatizare a proceselor de fabricație.

Pentru o productivitate mai mare, din punct de vedere economic este mai bine să se proiecteze și să se construiască dispozitive precise, durabile de fixare.

Capitolul III

Descrierea pachetului software ProEngineer/Creo Elements[3]

ProE-ul face parte din elita programelor CAD și în prezent se manifestă o cerere crescândă de specialiști în utilizarea sa.

Ca și alte pachete de programe din aceeași clasă, ProE-ul respectă întocmai etapele pe care proectanții le parcurgeau în proiectarea clasică. Dar față de alte programe imprimă modului de lucru un plus de rigurozitate ceea ce oferă avantajul că un utilizator de ProE poate face trecerea la utilizarea unui alt pachet de programe (Catia, Unigraphics, SolidEdge etc) relativ ușor.

Un alt avantaj pe care îl prezintă este acela că oferă un mediu de lucru rapid și stabil utilizând resurse hardware relativ modeste.

3.1 Rolul CAD-CAM-ulul în realizarea produselor

În literatura de specialitate CAD-ul este considerat a fi o componentă a etapei de proiectare constructivă. Inginerii implicați în procesul de proiectare în marea majoritate a cazurilor sunt utilizatori ai CAD-ului. Activitățile principale desfășurate în CAD sunt: definiri de modele 3D; analize prin element finit; dimensionări; stabilirea de toleranțe abaterilor de formă și poziție; asamblarea componentelor modelate; realizarea documentației produsului (desene de execuție, de ansamblu, de montaj, de prospect). CAM este o etapă a procesului de producție.

Nucleul CAD/CAM îl constituie modelul geometric al produsului proiectat (model=produs virtual). Componenta CAD conține ca etape; modelarea și simularea; analiza funcționalității; optimizarea; evaluarea proiectului; realizarea documentației. Componenta CAM include CAPP (Computer Aided Process Planning), programarea NC (Numeric Control), proiectarea de ștanțe/matrițe/dispozitive de verificare și control, verificări CMM ( Coordinate Measuring Machines), asamblări robotizate etc.

Scopul CAD-ului este a furniza bazei de date a procesului de realizare a produsului informațiile de bază ale tuturor componentelor produsului, cu scopul utilizării lor în cadrul celorlalte componente ale ciclului de viață al produsului.

3.2 Contextul proiectării în domeniul mecanic-electromecanic

Un produs industrial este un sistem tehnic rezultat ca soluție tehnico-economică a unei probleme generată de o anumită nevoie socială. Proprietățile unui produs sunt descrise cu ajutorul caracteristicilor:

caracteristici de stare (gabarit, culoare, material, forma etc);

caracteristici funcționale (raport de transmitere, turație maximă, moment maxim, temperatură de funcționare etc.);

caracteristici de relație cu mediul ( preț de cost, nivel acustic, locație, etc.).

Prin prisma neglijării anumitor caracteristici, un produs poate fi descris in diverse moduri de abstractizare, de la modelul concret până la modelul de maximă abstractizare în care sunt păstrate doar caracteristicile considerate strict necesare. Formularea problemelor (pe baza nevoilor sociale) și rezolvarea acestora, formează obiectul disciplinei designul produselor industriale sau design de produs. După Micul Dicționar Enciclopedic prin industrial design sau design se înțelege: activitatea de proiectare a produselor care urmează a fi fabricate la scară industrială în acord cu nevoile societății.

Conform teoriei designului industrial, dezvoltată de școlile germană, engleză și americană, algoritmul general de proiectare a unui produs poate fi divizat în patru faze relativ distincte:

formularea problemei sub forma unei liste de obiective: cerințe și criterii de evaluare tehnico- economice; dezvoltarea soluțiilor conceptuale sau funcționale ale produsului și stabilirea conceptului sau soluției de principiu a produsului;

elaborarea proiectului constructiv;

detalierea proiectului constructiv și elaborarea documentației produsului, formată din documente cu referire la fabricație, asamblare, testare, desfacere, utilizare, întreținere și reparație, refolosire, reciclare și de scoatere din uz a produsului.

În concluzie, procesul de design industrial, definit ca activitate destinată creației și dezvoltării de produse, are ca rezultat final documentația de produs. Elaborarea acesteia este precedată de obținerea a trei rezultate intermediare:

lista de cerințe, ca rezultat al fazei de proiectare l);

soluția de principiu sau soluția concept a produsului, ca rezultat al fazei de proiectare nr.2);

proiectul definitiv al produsului, ca rezultat al fazei de proiectare nr. 3).

După finalizarea planificării procesului, este demarată etapa producției produsului. După controlul de calitate, produsele sunt ambalate și livrate clienților.

3.3 Proiectarea (modelarea parametrică)

Proiectarea parametrică presupune încorporarea în modelele rezultate în urma procesului de proiectare asistată de calculator a caracteristicilor necesare îndepliniri cerințelor finale ale produsului.

Asociativitatea

În cadrul unui pachet de aplicații CAD (Computer Aided Design) toate informațiile – geometrice și negeometrice – sunt memorate într-o bază de date (fișiere cu diferite extensii). Asociativitatea presupune ca aceste date pot fi accesate direct de fiecare din aplicațiile pachetului CAD. Unul din avantajele majore ale asociativității este acela că Informațiile legate de un model sunt unic memorate (nu există pericolul dublării informației – valori diferite ale aceleiași caracteristici);

Design Intent

Scopul proiectării Activitatea de modelare a unei forme, model, ansamblu prin prisma îndeplinirii cerințelor finale ale produsului;

Parametric Design – Proiectarea parametrică

Incorporarea în model a caracteristicilor produsului prin intermediul parametrilor, relațiilor și referințelor;

Modelare parametrică

Utilizarea în procesul de modelare a parametrilor.

Formă – Feature

Un volum, o suprafață sau o schiță 2D rezultat/ă în urma unei comenzi de construcție. Formele volumice pot fi negative sau pozitive (Ex: un alezaj este o formă volumică negativă);

Integrare

Toate aplicațiile CAD-3D sunt modulare. Dintre aceste module amintim:

modulul de modelare (Part) – utilizat în definirea modelului 3D;

modulul de desenare (Drawing) este utilizat în definirea desenelor de execuție;

modulul de asamblare (Assembly) – utilizat în definirea ansamblurilor ;

modulul de schițare (Sketch) – utilizat în definirea secțiunilor generatoare In cazul în care se dorește salvarea acestora în fișiere distincte.

Toate modulele utilizează o bază de date în care informațiile înmagazinate sunt unice, în plus modulele sunt complet integrate asigurând asociativitatea informațiilor din baza de date. (unul dintre beneficiile aduse de integrare este acela că același tip de informație poate fi modificat din module diferite.

3.4 Asamblarea tip Top-Down

Asamblarea de tip Top-Down este o extindere a proiectării parametrice care permite modelarea reperelor în contextul ansamblului din care acestea fac parte (pe parcursul modelării unui nou reper se pot face referiri la elemente geometrice care au fost deja definite – referențiere).

În aplicarea procesului de creare a unui astfel de ansamblu au fost parcurse următoarele etape:

1. Crearea unui fișier de tip Top Level Assembly.

2. Crearea componentei schelet.

3. Definirea geometriei componentei schelet.

4. Asamblarea componentelor existente ale ansamblului.

5. Crearea componentelor inexistente ale ansamblului. Aceste componente se modeleaza folosind elementele geometrice definite în schelet.

În cazul acestui proiect, numele ansamblului de tip Top Level este A000. Prima componentă a acestuia este de tip part, denumită 00_SKEL. Ansamblul principal A000-1 va fi asamblat pe poziția Default, următoarele ansamble fiind asamblate pe acest ansamblu de bază.

Capitolul IV

Proiectarea dispozitivului de sudură-Podeaua cabinei unui motostivuitor

4.1 Definirea componentei 00_SKEL

În urma unei analize amănunțite a desenului referinței care urmează a fi sudate, se iau în considerare următoarele aspecte:

Cine va suda reperul? (omul sau robotul de sudură);

Dimensiunile de gabarit ale referinței;

În câți pași poate fi sudată referința;

În cazul de față podeaua cabinei va fi sudată manual ceea ce înseamnă că dispozitivul, ca și cote de gabarit, trebuie să se încadreze în dimensiunile din fig.4.1 în funcție de masa rotativa de care dispune interprinderea.

Fig.4.1-Dimensiunile de gabarit ale dispozitivelor

După cum am precizat, 00_skel reprezintă scheletul de bază a dispozitivului (Fig.4.2). În cadrul lui se vor defini planele și schița de bază a ramei dispozitivului astfel încat dispozitivul să fie în același plan cu referința. În funcție de forma referinței, rama dispozitivului ia forma acestuia preluând întraga greutate a referiței.

Fig.4.2 Scheletul de bază a dispozitivului

Rama este proiectată din profile dreptunghiulare sau pătrate de diferite dimensiuni. În cazul de față s-au folosit profile de dimensiunea 60x60x3 din oțel. Am ales aceste dimensiuni deoarece rezista la solicitarea exercitată de podea.

Fig.4.3

Rama este încadrată în ansamblul M000-100 și este asamblată pe default. Tot în ansamblul M000-100 vor fi asmblate și profilele sau tablele care vor susține ansamblele care trebuiesc proictate astfel încât să fie regrabile pe două sau trei direcții.

Podeaua va fi sudată în doi pași deoarece aceasta este compusă din mai multe componente:

Cadru format din profile – Fig.4.4

Fig.4.4

Tablă de 6 mm – Fig.4.5

Fig.4.5

Fig.4.6 Podeaua cabinei-referința

4.2 Sudarea ramei-primul pas

Fig.4.7- Sudarea ramei

Pentru sudarea dispozitivului am folosit diferite metode si principii pe care le voi descrie în cele ce urmează.

Când se sudează o tablă pe un profil se ține întotdeauna cont, atât de grosimea profilui cât și de grosimea tablei sudate pe acesta, precum se poate observa în tabelul următor și in fig.4.8:

Tab.4.1

Fig.4.8

Se evită sudarea unei table groase pe tablă subțire

Fig.4.9 Exempu gresit Fig.4.10 Exemplu bun

Nervura/tabla de sprijin a referinței, se poziționează cât mai aproape de punctul de sudură, la aproximativ 40mm (+20mm/ -10mm), astfel încât să poată intra pistolul de sudură.

Fig.4.11 Poziționarea nervurilor

Se înceacă evitarea folosirii unui braț lung de pârgie. În cazul în care se va folsi, acesta trebuie să fie fixat în acest mod(fig.4.12):

Fig.4.12

Pentru fixarea unui profil/tub/tijă se vor folosi doar doua puncte de fixare deoarece un profil nu poate fi perfect drept, iar dacă se vor folosi mai multe puncte de fixare referința nu va fi stabilă în timpul sudurii(Fig.4.13).

Fig.4.13

Pentru ca dispozitivul să fie mai rigid se vor suda nervuri de întărire ca în cazul de față(Fig.4.14):

Fig.4.14

Pentru fixarea unor profile din podeaua cabinei am fost nevoit sa folosesc balamaua. În cazul folosirii acesteia trebuie să evit folosirea unui braț de pârgie lung; în cazul în care vom folosi un braț mai lung, clema de prindere să fie în capătul balamalei pentru a evita deplasarea. Fig.4.15

Fig.4.15

Un alt tip de balama care oferă mai multă stabilitate și este mai solidă, este cea construită în figura următoare: Fig.4.16

Fig.4.16

O altă metodă pentru fixarea profilelor este cea de tip zăvor

Fig.4.17

Pentru fixarea profilului din imaginea de mai jos am folosit un pin care este acționat de un arc de compresiune și care elimină deplasarea pe xy.

Fig.4.17

4.3 Sudarea tablei-pasul doi

Fig.4.18

Pentru fixarea tablei pe coordonatele ox-oy am folosit table de 5mm și cleme orizontale pentru fixarea pe direcția oz.

Fig.4.19- Fixarea tablei- pasul 2

4.4 Subansamble și semifabricate folosite pentru proiectarea dispozitivului

Semifabricate folosite pentru proiectarea dispozitivului sunt:

Table: 12 mm, 10 mm, 8 mm, 6 mm, 5 mm, 1 mm tăiate la laser:

Profile: 60 x 60 x 3; 40 x 40 x 3;

Știfturi;

Platbenzi;

Tije din oțel;

Țevă 35 x 4;

Subansamble cumpărate

Cleme/Clamps-Destaco [5]

orizontale,ertical de diferite dimensiuni (Fig.4.20)

Fig.4.20

pini de fixare- Fig. 4.21

Fig. 4.22- Pin de fixare

4.5 Măsurarea și verificarea dispozitivului de sudare

Măsurarea este un proces în care mărimea măsurată este comparată cantitativ cu o mărime de referință de același tip. Pe post de mărime de referință se utilizează o măsură care reprezintă unitatea sau părți ale acesteia. Prin procesul experimental de măsurare se individualizează mărimea măsurată ca multiplu sau parte a unității. Din rezultatele unei măsurători pot fi trase concluzii privind:

– calitatea obiectului măsurat, de exemplu dacă piesa este conformă sau neconformă, dacă poate fi corectată;

– parametrii procesului de prelucrare, de exemplu dacă procesul este adecvat, starea mașinii-unelte, reglarea parametrilor procesului, alegerea sculei;

– capacitatea furnizorului de a fabrica produse cu caracteristicile cerute

Conform DIN 1319, o instalație de măsurare, îndeplinește următoarele funcțiuni:

– preluarea mărimii de măsurat;

– transmiterea și adaptarea semnalului de măsură;

– prelucrarea semnalului de măsură; compararea cu unitatea de măsură;

– indicarea valorii măsurate.

Există diferite criterii pentru clasificarea operațiilor de măsurare a elementelor geometrice, unul dintre acestea face distincția între:

– măsurarea cu contact;

– măsurarea fără contact.

Verificarea unui process se poate face în două moduri: control total, prin măsurarea tuturor pieselor fabricate, sau control prin sondaj, bazat pe statistică matematică și pe teoria probabilităților.

Un control total necesită atât un volum mare de date de prelucrat, uneori imposibil de realizat, cât și un număr foarte mare de controlori.

Pentru a avea rezultate cât mai bune într-un proces de fabricație se disting trei etape ale controlului: controlul înaintea, în timpul și la finalul procesului.

Aplicarea controlului preventiv (înaintea și în timpul procesului), trebuie să asigure un succes al procesului respectiv.

Totuși, o multitudine de factori care influențează procesul tehnologic de prelucrare și abaterile corespunzătoare, duc la neconformități mai mult sau mai puțin grave.

Obiectivul acetei etape de control constă tocmai în depistarea acestor neconformități.

4.6 Măsurarea și confirmarea geometrică a dispozitivului

În cazul acestui dispozitiv de sudură pentru podeaua unei cabine, măsurarea și coonfirmarea geometrică au fost facute prin intermediul mașinii de măsurat în coordonate- Stiefelmeyer (Fig.4.23), în cadrul firmei de proiectare Fritzmeier Engineering SRL din Sibiu, unde a și fost proiectat dispozitivul.

Firma Fritzmeier a fost fondată în 1926 de Georg Fritzmeier având ca obiect de activitate scaune de tractoare. De atunci, s-a dezvoltat într-o corporație multinațională, multilateral dezvoltată, prezentă în 4 continente. Obiectul principal de activitate îl reprezintă construcția de cabine de utilaje agricole și industriale antrenând domenii ca design estetic, modelare CAD, simulări FEA, construcția de prototipuri și producție de masă, mase plastice sau logistic precum și proiectarea dispozitivelor de sudură pentru cabinele proiectate.

Fig. 4.23- Mașina de măsurat în coordonate- Stiefelmayer

Mașina de măsurat în coordonate- Stiefelmayer (construcție cu consolă) lucrează împreună cu soft-ul PolyWorks rezultând măsurători de mare precizie. (Fig.4.24)

Părțile componente ale mașinii de măsurat în coordonate sunt: palpatorul care este atașat de-a lungul axei OZ, care se deplasează vertical, sprijinindu-se pe un ghidaj ce execută translații după OY. Elementul de ghidare se sprijină pe suprafața consolei care se deplasează de-a lungul axei OX, în raport cu batiul mașinii. Obiectul care trebuie măsurat trebuie așezat și fixat pe masa aparatului, aceasta fiind fixată pe batiu.

Fig. 4.24

Avantajele[6] măsurării cu acest tip de tehnologie sunt:

măsoară dimensiunea, poziția și forma tuturor elementelor geometrice posibile ceea ce nu poate face nici un alt instrument cunoscut;

rapiditate în măsurarea referințelor și o calitate mult superioară;

adaptarea flexibilă la schimbarea dimensiunilor piesei;

poate măsura orice tip de piesă, de la cea mai simplă la cea mai complicată;

sunt mai sigure în procesul de măsurare decât majoritatea instrumentelor de măsurare;

pot înlocui aparatele de măsurare cu destinație unică și calibrele.

Capitolul V

Concluzii

Din ceea ce am realizat pe parcursul întregii lucrări am putut concluziona că folosirea dispozitivelor de sudură, și nu numai, proiectate cât mai simplu și bine structurate, duc la rezultate foarte bune din punct de vedere al calității produselor rezultate.

Avantaje ale utilizării dispozitivelor de sudură sunt:

minimizează distorsiunile cauzate de căldura sudurii;

sporesc calitatea, productivitatea și eficiența sudurii;

permit sudarea pieselor într-o poziție mai convenabilă;

reduc efortul fizic al operatorului;

Tema de studiu rămâne un proiect deschis îmbunătățirilor și studiului ulterior. Dispozitivul de sudură aplicat pe podeaua unei cabine poate fi îmbunătățit prin aplicarea altor metode de fixare care pot fi mai ieftine și mai ușor de manevrat.

Rezultatele obținute în cadrul acestei teme prezintă un potențial ridicat de aplicare în industrie. Compania Fritzmeier Engineering, parte îndrumătoare a acestui proiect, prin domeniul său de activitate, poate duce aceste cercetări mai departe.

BIBLIOGRAFIE

[1] Bibu, M. 2004. Tehnologia construcțiilor sudate. Sibiu : Ed. Univ. ”Lucian Blaga”, 2004;

[2] “Note de curs”-Proiectarea dispozitivelor-Universitatea Tehnica – Facultatea de Constructii de Masini TCM, Cluj Napoca;

[3] Manolea, D. 2013. Proiectarea constructivă prin ProE – Asamblare-Desenare. Sibiu : Ed. Univ. ”Lucian Blaga”, 2013;

—. 2013. Proiectarea constructivă prin ProEngineer – Modelare. Sibiu : Ed. Univ. ”Lucian Blaga”, 2013;

[4] Mudura Lucian Florin “Aplicații ale tehnologiilor laser și palpatoarelor pentru proceduri de aliniere a ansamblurilor sistemelor flexibile din industria auto”- Teză de doctorat, Oradea 2014.

[5] http://www.destaco.com, accesat în Iulie 2015;

[6] Olteanu C., Mașini de măsurat în coordonate, Curs universitar, Universitatea Transilvania din Brașov, 2009.