STUDII ȘI CERCETĂRI PRIVIND COMPORTAREA A DOUĂ MATERIALE AL-CU PRIN SUDARE PE UTILAJUL SCHUNK DS-20 PROIECT DE DISERTAȚIE Autor: ing. Attila HUTTON… [303071]

STUDII ȘI CERCETĂRI PRIVIND COMPORTAREA

A [anonimizat]-20

PROIECT DE DISERTAȚIE

Autor: ing. Attila HUTTON

Conducător științific: Conf. dr. ing. Daniela PĂUNESCU

Autor: Attila HUTTON

STUDII ȘI CERCETĂRI PRIVIND COMPORTAREA

A [anonimizat]-20

Enunțul temei: Studii și cercetări privind comportarea la sudare a [anonimizat]-20

Conținutul proiectului: (enumerarea părților componente) [anonimizat], [anonimizat], Titlul capitolului 1, Titlul capitolului 2,… Titlul capitolului n, Bibliografie, Anexe.

Locul documentației: S.C.Draxlmeier S.R.L.

Consultanți:

Data emiterii temei: 01.10.2016

Data predării: 15.07.2018

Semnătura autorului

Semnătura conducătorului științific

Departamentul INGINERIA FABRICAȚIEI

FIȘA DE APRECIERE

a lucrarii de disertație

Absolvent: (Attila L. HUTTON)

Specializarea: IMRTI

Promotia: 2018

Forma de învatamânt: MASTER

Tema abordata:

STUDII ȘI CERCETĂRI PRIVIND COMPORTAREA A [anonimizat]-20

Concordanța între conținutul lucrării și titlu: a) Foarte Buna; b) Buna; c) Medie;

d)Slaba e) Foarte Slaba;

Corectitudinea soluțiilor: a) Foarte Buna; b) Buna; c) Medie; d) Slaba e) Foarte

Slaba;

Corectitudinea utilizării bibliografiei: a) Foarte Buna; b) Buna; c) Medie; d) Slaba

e) Foarte Slaba;

Ritmicitatea în elaborarea lucrarii: a) Foarte Buna; b) Buna; c) Medie; d) Slaba

e) Foarte Slaba;

Nivelul stiintific al lucrarii: a) Înalt; b) Mediu; c) Slab;

Calitatea documentatiei întocmite: a) Foarte Buna; b) Buna; c) Medie; d) Slaba

e) Foarte Slaba;

Executie practica/sau dezvoltare software: a) Da; b) Nu.

Originalitatea solutiilor propuse (scurta descriere de cca 30…50 cuvinte)

_______________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________

[anonimizat]: a) redactare; b) proiectare; c) total d) alte situații_____________________________________________________________________________________

Aplicabilitatea lucrării în: a) societăți comerciale; b) universitati/institute de cercetare; c) nu are aplicabilitate imediată; d) alte situații____________________________

Contribuția absolvent: [anonimizat]: a) 0 – 25 %; b) 25 – 50%;

c) 50 – 75%; d) 75-100%.

Decizia conducatorului știintific care a [anonimizat]: a) Acceptare;

b) Refacere; c) Respingere.

Conducator stiintific: Absolvent: [anonimizat]. Daniela PĂUNESCU ing. Attila HUTTON

Data: Data:

Declarație pe proprie răspundere privind

autenticitatea proiectului de disertație

Subsemnatul(a) Attila L. HUTTON , legitimat(ă) cu CI/BI seria SM nr. 68019 , CNP [anonimizat] , autorul lucrării:

elaborată în vederea susținerii examenului de finalizare a [anonimizat] ___IMRTI________________, [anonimizat], sesiunea _IULIE a anului universitar 2017-2018, declar pe proprie răspundere, că această lucrare este rezultatul propriei activități intelectuale, pe baza cercetărilor mele și pe baza informațiilor obținute din surse care au fost citate, în textul lucrării, și în bibliografie.

Declar, că această lucrare nu conține porțiuni plagiate, iar sursele bibliografice au fost folosite cu respectarea legislației române și a convențiilor internaționale privind drepturile de autor.

Declar, de asemenea, că această lucrare nu a mai fost prezentată în fața unei alte comisii de examen de disertație.

In cazul constatării ulterioare a unor declarații false, voi suporta sancțiunile administrative, respectiv, anularea examenului de disertație.

Data Prenume NUME

15.07.2018 Attila L. HUTTON

(semnătura)

SINTEZA

proiectului de disertație cu titlul:

STUDII ȘI CERCETĂRI PRIVIND COMPORTAREA A DOUĂ MATERIALE AL-CU PRIN SUDARE PE UTILAJUL SCHUNK DS-20

Autor: ing. Attila L. Hutton

Conducător științific: : Conf. dr. ing. Daniela PĂUNESCU

1. Cerințele temei: Sudarea prin înbinare a celor două material AL.-CU. cu utilajul Schunk DS-20;

2. Soluții alese: Sudarea cu utilajul Schunk DS-20 al celor două material AL.-CU.;

3. Rezultate obținute: Rezultate pozitive dpdv. al calității și a cerințelor de siguranță inpuse;

4. Testări și verificări:Efectuarea testelor de verificare pentru obținerea rezultatelor la efectuarea forțelor de exfoliere și tracțiune pentru determinarea aderenței al celor două materiale;

5. Contribuții personale: Efectuarea testelor de verificare la sudarea celor două materiale AL.-CU. , documentarea și arhivarea rezultatelor , efectuarea pozelor pentru documentare și a rezultatelor obținute;

6. Surse de documentare: Cartea utilajului , Utilajul Schunk DS-20.

Semnătura autorului

Semnătura conducătorului științific

CAPITOLUL I

1 Introducere

Datorită dezvoltarii rapide a industriilor construcțiilor de mașini, a electrotehnicii, electronicii, mecanicii fine, opticii, aeronauticii, etc., s-au dezvoltat și s-au pus la punct o serie de tehnologii neconvenționale de obținere și prelucrare a materialelor cu ajutorul energiei ultrasonore, sudarea cu fascicul de electroni, cu fascicul laser și nu în ultimul rănd sudarea cu ultrasunete. Tehnologiile neconvenționale au apărut și continuă să se dezvolte ca o necesitate obiectivă, ele completând neajunsurile tehnologiilor conventionale tradiționale referitoare la îmbinarea prin sudare a unor materiale cu proprietăți mecanice deosebite. Numeroasele aplicații ale ultrasunetelor în diverse ramuri ale tehnicii se datorează efectelor produse de acestea ca urmare a proprietaților pe care le posedă undele ultrasonore: lungimea de undă mică, accelerația particulei foarte mare putând atinge 109 ori accelerația gravitațională, posibilitatea de direcționare a unui fascicul ultrasonic îngust în direcția dorită, posibilitatea de concentrare și focalizare a energiei într-un spațiu limitat fără să afecteze mediul prin care se propagă.

1.1 Generalități privind echipamentele de sudură cu ultrasunete

Ultrasunetele reprezintă oscilații mecanice ale particulelor unui mediu elastic, fluid sau solid, având frecvența situată între 16 kHz (care reprezintă limita superioară a domeniului audibil) și 100MHz. Oscilațiile produse peste această frecvență se numesc hipersunete, dar acestea se atenuează complet după străbaterea câtorva milimetri prin aer.

Datorită frecvenței lor ridicate, ultrasunetele manifestă unele particularități specifice:

transportă energii mult mai mari decât sunetele;

absorbția și difuzia ultrasunetelor este mai pronunțată în comparație cu sunetele raportate la același mediu;

transmisia ultrasunetelor crește cu densitatea materialului;

accelerația particulelor este mare, aproximativ 105g;

pot fi amplificate, focalizate și dirijate în direcția dorită.

Apariția fenomenului de cavitație fenomen ce constă în ruperea unui lichid în anumite zone și refacerea imediată a acestuia sub acțiunea unor tensiuni superficiale ridicate ce apar ca urmare a destinderilor și comprimărilor succesive ale mediului determinate de propagarea undei. Datorită presiunilor ridicate din interiorul cavităților, acestea se distrug provocând șocuri hidraulice foarte puternice. Ultrasunetele se pot obține în același mod ca și sunetele, prin vibrația suprafeței unei surse în contact cu mediul de propagare. Prin această suprafață se transmite mediului o parte din energia sursei care o face să vibreze, suprafața devenind astfel un radiator acustic, care acționează asupra mediului. Practic energia este transmisă particulelor mediului, care vor oscila în jurul poziției de echilibru, iar după trecerea undei, mișcarea de oscilație se amortizează. Dacă direcția de oscilație a particulelor se suprapune cu direcția de propagare a undei, acestea se numesc longitudinale; dacă direcția de oscilație a particulelor este perpendiculară pe direcția de propagare a undei, acestea sunt numite transversale. În aplicațiile tehnologice intervin unde longitudinale, pentru care se pot scrie relațiile:

,unde reprezintă deplasarea particulei în mișcarea oscilatorie efectuată în jurul poziției de repaus, iar p vu vp este presiunea locală determinată de mișcarea oscilatorie a particulei cu viteza vp d/dt .Densitatea volumică w a energiei, în J/m3, transportată într-un mediu cu densitatea de către o undă cu amplitudine m și pulsație 2f (unde f este frecvența oscilației) este:

Viteza de propagare a undei vu , în m/s, într-un mediu solid este:

-în care Y este modulul de elasticitate (modulul lui Young).

Intensitatea acustică I, în W/m2, se definește prin relația:

, unde Rm vu este rezistența acustică specifică mediului de propagare.Pătrunderea câmpului acustic într-un mediu determină atenuarea amplitudinii undei incidente și a intensității acustice:

– în care x este distanța, pe direcția de propagare, din punctul de incidență a undei, este constanta de atenuare, iar u – adâncimea de pătrundere a câmpului în mediu. Interacțiunea câmpului ultrasonor cu material.Numeroasele aplicații ale ultrasunetelor în diverse domenii ale tehnicii se datoresc efectelor produse de către undele ultrasonice, ca o consecință a proprietăților particulare ale ultrasunetelor:

lungime de undă redusă;

accelerații foarte mari (până la 10g) imprimate particulelor materiale;

posibilitatea de dirijare a unui fascicul îngust în direcția dorită;

posibilitatea concentrării și focalizării energiei acustice într-un spațiu limitat;

fenomenul de cavitație acustică.

Efectele principale care stau la baza proceselor tehnologice sunt:

a) efecte mecanice, care apar datorită aportului de energie mecanică determinat de propagarea undelor ultrasonice, care poate conduce în mediu la apariția unor eforturi unitare, care pot cauza mișcarea relativă a suprafețelor și frecarea acestora, deformări elasto-plastice și chiar ruperi în corpuri solide, reducerea tensiunii statice de deformare plastică a metalelor(înmuierea ultra acustică).

b) efecte termice, datorită absorbției preferențiale a energiei ultrasonore în mediul în care se propagă undele acustice (în zonele cu dislocații în rețeaua cristalină, la limita de separare a cristalelor) sau la interfața de separare a două medii diferite cauzată de frecarea relativă; rezultă în acest fel o încălzire locală, intensă, proporțională cu intensitatea fasciculului ultrasonic și cu timpul de activare. De asemenea, încălzirea unui mediu parcurs de unde ultrasonice depinde și de coeficientul de absorbție al mediului respectiv. Astfel, corpurile cu un coeficient de absorbție crescut (în general masele plastice) se încălzesc puternic sub acțiunea ultrasunetelor.

c) cavitația acustică , fenomen care constă în apariția unor bule conținând vapori ai lichidului respectiv, bule care dispar foarte repede prin implozie, producând șocuri mecanice și termice importante.

d) efectele chimice sunt determinate de faptul că energia asociată propagării undelor ultrasonice în medii lichide favorizează intensificarea reacțiilor chimice, cum ar fi: reacții de oxidare și de reducere, reacții de polimerizare și depolimerizare, hidroliza etc.

e) efectele biologice apar la trecerea ultrasunetelor printr-un organism dacă se depășesc anumite valori de prag ale parametrilor de expunere (frecvență, intensitate acustică, durată etc.), în funcție și de caracteristicile mediului (formă, dimensiuni, stare, natură etc.) pot apărea efecte biopozitive (analgezice, terapeutice etc.) sau bionegative (distrugerea microorganismelor, degradare macromoleculară, leziuni etc.).

1.1.1 Producerea ultrasunetelor

În prezent există o gamă largă de instalații pentru producerea ultrasunetelor. În funcție de energia folosită pentru producerea vibrațiilor ultrasonore se disting două mari categorii de instalații: instalații mecanice și instalații electroacustice.Instalațiile mecanice se bazează pe transformarea energiei mecanice în energie ultrasonoră. Cel mai simplu procedeu de a obține ultrasunete este punerea în vibrație a unei lamele de oțel de o anumită lungime. Astfel se pot obține ultrasunete cu frecvențe până la 35 kHz. O altă modalitate de a produce ultrasunete este cu ajutorul unor fluiere speciale, obținându-se oscilații ultraacustice până la 500 kHz. Pentru producerea ultrasunetelor de mare intensitate se utilizează sirene dinamice sau sirene statice ultrasonice.Instalațiile electroacustice actuale utilizează energia electrică drept energie de intrare , iar vibrațiile mecanice sunt realizate pe baza caracteristicilor de magnetostricțiune sau electrostricțiune, prezentate de anumite materiale.

În figura 1.1 este prezentat principial un sistem de conversie electroacustic. Acesta cuprinde sursa de energie primară (1), care trebuie să adapteze parametrii rețelei (tensiune, frecvență, număr de faze) la valorile necesare alimentării transductoarelor electroacustice la rezonanță, convertorul de energie (2), numit și ,,transductor electroacustic”, care asigură conversia energiei electrice în energie acustică radiantă, elementele de adaptare acustică (3) , numite ,,ghiduri de undă”, care fac legătura mecano-acustică dintre transductor și mediul activat ultrasonic, adaptând parametrii energiei ultrasonice (intensitate, amplitudine etc.) la necesitățile aplicației tehnologice concrete, asigurând un transfer de energie cu un randament foarte ridicat, și scula tehnologică (4), numită ,,sonotrodă”, care este cuplată mecano-acustic cu ghidul de undă și în contact direct cu mediul supus vibrațiilor ultrasonore (5).

1 2 3 4 5

230 V

50 Hz

Figura 1.

Figura 1.1. Sistem de conversie electroacustic [05 xxx]

Un astfel de sistem electroacustic asigură conversia energiei electrice în energie mecanică, prin efect piezoelectric invers sau prin efect magnetostrictiv direct. Transductoarele piezoelectrice se bazează pe efectul piezoelectric invers, care constă în apariția unor tensiuni mecanice interne în materialele cu proprietăți piezoactive (cuarț, sarea Seignette, sarea Rochelle etc.) supuse acțiunii unui câmp magnetic exterior.

Un cristal de cuarț cu secțiune hexagonală (figura 1.2) are trei axe electrice duse prin câte două vârfuri opuse ale hexagonului, trei axe mecanice, care trec prin mijloacele a două laturi opuse, plus o axă optică, longitudinală.

Traductoarele piezoelectrice sunt plăcuțe cu geometrie paralelipipedică sau cilindrică extrase din cristalul de cuarț. Dacă cristalul este supus unor forțe de compresiune sau de întindere după axele mecanice, pe fețele perpendiculare pe axele electrice apar sarcini de semne opuse, deci o tensiune electrică. Acesta este fenomenul piezoelectric direct.Efectul piezoelectric invers apare dacă se aplică o tensiune alternativă U de-a lungul axei electrice x, ceea ce duce la apariția unui câmp electric EU/l în transductor, l fiind lungimea plăcuței. Aceasta duce la apariția unor vibrații mecanice ale transductorului, după axele x și y cu frecvența semnalului electric. Vibrațiile ating amplitudinea maximă atunci când frecvența tensiunii de alimentare este egală cu frecvența de rezonanță mecanică a transductorului.

Figura 2.

Figura 1.2. Cristal hexagonal de cuarț [05 xxx]

Proprietățile piezoelectrice ale cristalelor dispar dacă sunt încălzite peste temperatura Curie, deci trebuie evitată încălzirea excesivă. Calitatea materialelor piezoelectrice se exprimă prin factorul de cuplaj electromecanic kem definit prin relația:

-în care Wm este energia mecanică debitată de transductor, We este energia electrică absorbită de transductor, kp este constanta piezoelectrică a materialului piezoactiv, Y– modulul lui Young, 0r – permitivitatea materialului piezoactiv.Materialele utilizate pentru transductoarele piezoelectrice trebuie să aibă un factor de cuplaj mare, deci să prezinte valori ridicate ale constantei piezoelectrice kp, ale modulului lui Young, precum și valori cât mai scăzute ale permitivității relative, r.

Pe baza acestor criterii s-a ajuns la utilizarea în construcția transductoarelor a materialelor ceramice electrostrictive polarizate. Cele mai utilizate materiale ceramice sunt: zirconatul –se face prin sinterizare din pulberi, ceea ce permite obținerea unor caracteristici variate: titanatul de plumb (PbZr1-xTixO3), titanatul de bariu (BaTiO3), tantalatul de litiu (LiTaO3), niobatul de plumb(PbNb2O6) etc. Realizarea acestor materiale:

forme constructive diverse (plăci, discuri, inele, tuburi, bare etc.);

moduri de vibrație diferite (radial, axial);

frecvențe de rezonanță într-o plajă largă de valori (20 kHz…10MHz);

puteri radiate într-un domeniu larg (fracțiuni de watt… sute de watt);

robustețe mecanică și termică;

stabilitatea în timp a parametrilor funcționali sub acțiunea factorilor de mediu.

Transductoarele magnetostrictive sunt dispozitive de conversie electroacustică bazate pe proprietățile piezomagnetice ale unor materiale de tip feromagnetic, supuse magnetizării într-un câmp magnetic exterior. Fenomenul de magnetostricțiune directă apare la un material feromagnetic, sub acțiunea unui câmp magnetic exterior. Deformația liniară rezultată este relativ redusă (de ordinul micronilor) și independentă de polaritatea câmpului magnetic aplicat. Atât valoarea cât și sensul depind în principal de natura materialului și de intensitatea câmpului magnetic aplicat. La aplicarea unui câmp magnetic variabil asupra materialului feromagnetic, se obțin oscilații mecanice datorită deformațiilor succesive apărute în masa acestui material.

Frecvența deformațiilor succesive este dublă față de frecvența câmpului magnetic excitator. Pentru a obține oscilații mecanice cu o frecvență egală cu cea a câmpului magnetic excitator și cu amplitudine sensibil mărită, se asigură premagnetizarea materialului magnetostrictiv cu un câmp magnetic constant de inducție de circa 0,7 din inducția la care apare saturația la acel material.

Astfel se obțin oscilații foarte intense, iar dacă această frecvență depășește 20 kHz, corpul respectiv intră în categoria transductoarelor electroacustice generatoare de ultrasunete. Ca și fenomenul piezoelectric, fenomenul de magnetostricțiune se manifestă pentru temperaturi sub temperatura Curie specifică materialului respectiv, peste această temperatură deformațiile devenind nule.Aprecierea eficienței transductoarelor magnetostrictive se face pe baza factorului de cuplaj electromecanic kem, definit asemănător ca și în cazul transductoarelor piezoelectrice:

-unde km este constanta magnetostrictivă a materialului, Y – modulul lui Young, 0 r – permeabilitatea materialului.

Un transductor magnetostrictiv cu performanțe ridicate implică utilizarea unor materiale cu parametri adecvați: modul de elasticitate și constantă magnetostrictivă mari, permeabilitate relativă mică. În prezent, pentru construcția transductoarelor magnetostrictive se folosesc materiale ceramice, care prezintă următoarele proprietăți:

eficiență electroacustică ridicată ea 0,7…0,85;

factor de calitate bun Qm 150…5000;

pierderi prin histerezis și curenți turbionari reduse;

rezistență mecanică redusă și fragilitate ridicată.

1.1.2 Sudarea cu ultrasunete

Sudarea ultrasonică a materialelor plastice și a metalelor se bazează pe efectul termic care apare ca rezultat al transformării energiei mecanice în energie termică. Temperatura de sudare se obține limitată la zona îmbinării. Procesul de sudare cu ultrasunete se desfășoară la o temperatură mai scăzută decât temperatura de topire, neapărând astfel zone influențate termic, deci nu putem vorbi de modificarea substanțială a proprietăților materialului în zona îmbinării.

Sudarea se limitează la suprafața de contact, deci nu este nevoie de adaos de material. De asemenea, se pot suda materiale metalice sau plastice diferite, care prin alte procedee nu se pot îmbina sau procedeele de sudare sunt complicate și costisitoare. Sudarea cu ultrasunete a materialelor plastice se realizează doar dacă oscilațiile ultrasonice se transmit perpendicular pe suprafețele după care se desfășoară îmbinarea. Astfel, schema de principiu a sudării maselor plastice este prezentată în figura 1.3.

Figura.3.

Figura 1.3. Principiul sudării cu ultrasunete [03 xxx]

1,2 – piese de sudat; 3 – sonotrodă; 4 – dispozitiv de fixare-poziționare

Sursa principală de energie o constituie energia oscilațiilor mecanice care sunt absorbite la suprafața de contact între sonotrodă și reperul de sudat. Absorbția energiei oscilațiilor mecanice se datorează impedanțelor acustice ale materialului de sudat precum și a contactului existent între reperele de sudat. Sudarea se realizează practic în două etape: în prima se produce încălzirea materialelor de îmbinat, în a doua etapă realizându-se legăturile care permit îmbinarea reperelor de sudat.

Căldura se degajă ca urmare a existenței în timpul procesului de sudare a trei tipuri de frecări: frecare internă (are ca și consecință încălzirea întregului volum de material); frecare externă, în zona de contact dintre repere. Datorită acestor tipuri de frecări, la suprafața de contact are loc o egalizare a microasperităților, urmată de o fuziune superficială combinată cu o pătrundere a materialului topit în interstițiile existente. Parametrii tehnologici principali la sudarea cu ultrasunete a maselor plastice sunt:

a) Puterea electrică și acustică este strict dependentă de tipul materialului plastic din care sunt confecționate reperele precum și de dimensiunile geometrice ale acestora.

b) Forța de sudare(Fs). Ea asigură transmiterea oscilațiilor ultrasonice în zona îmbinării prin realizarea contactului acustic. În practică aceasta se asigură prin realizarea unei presiuni de sudare asupra sonotrodei aflată în contact cu reperul de sudat. Dacă această presiune este mică, rezistența sudurii este scăzută, iar dacă valoarea presiunii este ridicată pot apărea amprentări ale materialului plastic. Valorile optime ale presiunii de sudare se obțin experimental și sunt determinate din diagrame, funcție de material și de grosimea acestuia.

c) Timpul de sudare(ts) reprezintă durata de transmitere a energiei ultrasonice în reperele de sudat până la atingerea unei rezistențe maxime a îmbinării sudate.În baza datelor experimentale a fost determinată de Potente o relație de calcul pentru stabilirea timpului de sudare. S-a plecat de la ecuația energiei potențiale pe unitatea de volum:

– unde ’2 este valoarea de vârf a deformațiilor alternative; E’ –componenta reală a modulului de elasticitate complex; – factor de prindere; – pulsația; t – timpul de sudare. În ecuație, prima expresie reprezintă componenta ireversibilă, iar a doua expresie componenta reversibilă.Se presupune că procesul de sudare are loc atât de rapid încât întreaga energie convertită în căldură este înmagazinată. În acest caz avem:

,în care m reprezintă masa; c – căldura specifică; E –punctul de înmuiere; A – temperatura mediului ambiant.

d) Timpul de menținere(tm). Acesta reprezintă timpul în care reperele sudate sunt menținute sub presiune în scopul răcirii zonei sudate.

e) Presiunea de menținere(Pm) reprezintă presiunea cu care sunt menținute în contact reperele după realizarea sudării.

f) Frecvența oscilațiilor ultrasonice(f). Pentru sudarea materialelor plastice valoarea optimă a frecvenței oscilațiilor se găsește în domeniul 18…40 kHz

g) Amplitudinea oscilațiilor ultrasonice (A). Amplitudinea oscilațiilor determină încălzirea și totodată dimensiunile zonei deformate plastic.

Schema de principiu a sudării metalelor este prezentată în figura 1.4.:

Figura 4.

Figura 1.4. Principiul sudării cu ultrasunete a metalelor [05 xxx]

1 – sonotrodă; 2 – sudură; 3,4 – piese de sudat; 5 – nicovală.

Sudarea cu ultrasunete a metalelor se desfășoară la o temperatură mult mai joasă decât temperatura de topire, neputând fi vorba de o zonă influențată termic ca și la celelalte procedee de sudare. Acest tip de sudare se efectuează fără material de adaos, îmbinarea realizându-se datorită fenomenelor caracteristice pentru materialele supuse câmpului ultrasonor: difuzia, cavitația acustică și absorbția.

Cercetările experimentale au relevat faptul că la începutul procesului de sudare are loc o distrugere și îndepărtare a peliculei de oxid de pe suprafețele de îmbinat, apoi sub acțiunea deplasării reciproce a suprafețelor în contact are loc modificarea microreliefului de sudat și apariția unor minijoncțiuni care cresc ulterior dând naștere la îmbinări compacte, permanente, de mare stabilitate.

Din analiza literaturii de specialitate se poate afirma că procesul formării îmbinării sudate este determinat de următoarele efecte importante induse de acțiunea ultrasunetelor:

creșterea gradului de deformabilitate și ușurarea procesului de deformare plastică a zonelor de îmbinat;

absorbția energiei ultrasonice de către microrelieful în contact și încălzirea locală a acestora la temperaturi mai mari decât temperatura de topire;

distrugerea și îndepărtarea straturilor de oxizi, eliminarea gazelor din planul de separație datorită fenomenului de cavitație;

crearea de condiții favorabile, sub acțiunea oscilațiilor ultrasonore pentru transferarea materialului topit în micropori pe baza fenomenului de difuzie;

redistribuirea materiei solide în zona de contact ca rezultat al curgerii vâscoase și al autodifuziei.

În continuare, vom prezenta parametrii tehnologici ai sudării cu ultrasunete a metalelor:

a) Puterea electrică și acustică (Pe ,Pa). Puterea echipamentelor este strict dependentă de tipul metalului utilizat în construcția reperelor precum și de dimensiunile lor.

b) Energia electrică necesară sudării (Es):

– în care: Es – energia electrică necesară la sudare [Ws]; K – constantă a transductorului; H – microduritatea reperelor (unități Vickers); s – grosimea reperului de sudat aflat în contact cu sonotroda [inch].

c) Forța de sudare (Fs). Mărimea forței de sudare influențează în mod decisiv valoarea rezistenței medii la ruperea îmbinărilor sudate. Utilizarea unei forțe de sudare prea mari determină o scădere a amplitudinii de oscilație a suprafeței sonotrodei.

d) Timpul de sudare (ts). Timpul de sudare este dependent de natura materialului, dimensiunile reperelor și puterea acustică disponibilă. Utilizarea de timpi de sudare mari impune micșorarea valorii forței de sudare, pentru a menține amplitudinea oscilațiilor constantă.

e) Timpul de menținere ™. Cercetările experimentale au dovedit posibilitatea renunțării la acest parametru în cazul corelării corespunzătoare a celorlalți parametri tehnologici.

f) Amplitudinea oscilațiilor ultrasonice (A). Acestea au o influență deosebită atât asupra rezistenței îmbinărilor sudate cât și asupra vitezei de sudare.

g) Frecvența oscilațiilor ultrasonice (f). Pentru sudarea materialelor metalice, domeniul optim de frecvențe între 20 – 40 kHz. În cazul microsudurilor la microcontactele din Al-Au, Au-Au, Al-Al, frecvența optimă este cuprinsă între 120-160 kHz.

h) Forma suprafeței active a sonotrodei. Suprafața vârfului sonotrodei poate fi netedă sau rugoasă.

1.1.3 Schema a unui echipament de sudare cu ultrasunete

Schema bloc a unui echipament de sudare cu ultrasunete este prezentată în figura 1.5 :

Figura 5.

Figura 1.5. Schema bloc a unui echipament pentru sudarea cu ultrasunete [05 xxx]

Alimentarea cu energie electrică se face de la rețeaua industrială de curent alternativ monofazat, 220 V / 50Hz. Puterea fiind sub 4000 W, nu apar probleme la racordare. Tensiunea continuă se obține prin redresarea dublă alternanță a tensiunii alternative furnizate de rețea. Tensiunea astfel redresată este filtrată apoi cu un filtru capacitiv sau filtru activ. La puteri sub 600 W se recomandă folosirea unui filtru capacitiv și a unui montaj în semipunte pentru etajul de putere. Circuitul de comandă se alimentează cu tensiune continuă diferențială de maxim 30 V. Ea se obține prin redresarea, filtrarea și stabilizarea tensiunii din secundarul unui transformator legat la rețea. Nu se folosesc stabilizatoare în comutație deoarece la ieșire ar prezenta pulsații mari.

Etajul de putere se realizează cu tranzistoare bipolare, MOS-FET sau IGBT. Acestea se aleg în funcție de puterea cerută, de frecvența de lucru și nu în ultimul rând de prețul de cost. Tot din acest motiv, alegerea configurației etajului de putere necesită un studiu amănunțit, existând mai multe scheme (în punte, în semipunte, cu priză mediană etc.).

Oscilatorul are rolul de a genera două semnale dreptunghiulare cu frecvență și factor de umplere reglabili. Cele două semnale trebuie să fie în antifază, iar factorii de umplere să fie cel mult 49%, pentru a lăsa între cele două semnale un timp mort de minim 2%, pentru a împiedica intrarea simultană în conducție a doi tranzistori deodată, scurtcircuitând astfel sursa.

Oscilatorul poate fi realizat cu componente discrete, cu circuite integrate analogice sau digitale. Formele de undă rezultate la ieșire trebuie să fie dreptunghiulare și să nu fie influențate de sarcină, drept urmare între oscilator și etajul de putere se intercalează circuite care au o comutație cât mai rapidă, cu fronturi cât mai abrupte și care să facă izolarea galvanică dintre partea de comandă și cea de tensiune înaltă. Circuitul de comandă trebuie să asigure două funcțiuni: comanda oscilatorului și interfață cu utilizatorul uman. Controlul oscilatorului se realizează prin controlul frecvenței de oscilație, în așa fel încât aceasta să urmărească frecvența de rezonanță mecanică a transductorului, pentru a realiza rezonanța serie. De asemenea tensiunea la bornele transductorului trebuie menținută constantă.

Programarea parametrilor se poate face cu ajutorul unei tastaturi sau cu ajutorul unui calculator prin intermediul unui port serial. Acest circuit poate fi realizat cu ajutorul circuitelor integrate logice simple sau cu ajutorul unui microcontroler sau microprocesor.Circuitul rezonant este compus din înfășurarea secundară a transformatorului de adaptare, o bobină de rezonanță și transductor. Sistemul transductor conține elementul transductor, boosterul și sonotroda.

Transductorul transformă energia electrică de înaltă frecvență în energie mecanică. Pentru a realiza un acord acustic foarte bun între mărimile de ieșire ale transductorului și sonotrodă este necesară intercalarea între cele două elemente a unui booster. Acesta este proiectat să intre în rezonanță la aceeași frecvență cu transductorul și va fi montat într-un punct nodal. Sonotroda are rolul de a transmite vibrațiile de la convertor și booster la reperele de sudat.

CAPITOLUL II.

2 Prezentarea utilajului Schunk DS-20

2.1 Utilajul Schunk ultrasonic de sudare DS-20

Este potrivit pentru aplicații generale de sudură din aluminiu și aliaje de cupru și fire pe contacte. Sistemul de sudare de metal DS-20 este potrivit pentru aplicații generale de sudare de cupru sau aluminiu prin compactare. În cadrul sistemului, unitatea de ridicare pneumatic și sistemul traductor sunt adăpostite. Unitatea de ridicare este montat cu un ghidaj cu bile și este reglată cu precizie, cu un indicator de adâncime mecanic cu ajutorul unui buton de reglare scalat.

Exemplul de realizare al nicovalei și sonotrodei este adaptat la aplicația respectivă. Date mașină: siguranță: 3x16A de operare ; Frecvență: 20 kHz ; Putere: Aplicație Generator = 4000W. Aluminiu de contact fir de sudura , de cupru , de contact , de sârmă , de sudură transversală cu aria secțiunii transversale: ALUMINIU catenare 10mm² – 120mm²; toroane de CUPRU 10mm² – 70mm². Prezentarea utilajului în figura 2.1

Figura 1

Figura 2.1 Prezentarea utilajului Schunk DS-20 [02 xxx]

10 – capac de protecție;

20 – sistemul de sudură;

30 – sistemul de comandă pneumatică;

40 – sistemul de control;

50 – picioarele de fixare și sprijin al utilajului;

60 – dispozitivul cu două butoane de acționare;

70 – butonul de urgență (NOT AUS) oprire.

2.1.1 Prezentarea sistemului de sudare la Schunk DS-20 în figura 2.2

Figura 2

Figura 2.2 Sistemul de sudare Schunk DS-20 [05 xxx]

10 – sistemul de sprijin al utilajului;

20 – suportul de susținere al pistonului de ghidare;

30 – suportul de ghidare al pârților mobile;

40 – suportul de fixare și acționarea la pensele greifer;

50 – brațul oscilant de mișcare și acționare.

2.1.2 Reprezentarea schematică a sistemului oscilator

Sistemul oscilator de sudură este integrat în modul în figura 2.3 este reprezentat schematic un sistem os oscillator.

Figura 3

Figura 2.3 Sistemul oscilator [05 xxx]

10 – Konverter;

20 – Booster;

30 – Sonotrodă.

2.2 Comportarea materialelor metalice la sudarea cu ultrasunete

Sudarea cu ultrasunete se aplică la sudarea foliilor și pieselor a caror geometrie permite aplicarea acestui procedeu. Cercetările experimentale au demonstrat că aproape toate metalele și aliajele metalice se pot suda cu ultrasunete. Acest procedeu se aplica la sudarea cuprului, aluminiului, fierului și aliajelor acestora. De asemenea, se aplică la sudarea foliilor subțiri, la materiale ca aur, argint, platina, molibden, cobalt, tantal etc. Caracteristic este faptul că sudarea cu ultrasunete se poate aplica la combinații atăt omogene cât și eterogene. Capacitatea de sudare cu ultrasunete a diferitelor metale este dependentă de duritate și de modul de elasticitate.

Caracterizarea comportării la sudare a metalelor este data de urmatorul raport:

σS – limita de curgere a materialelor la temperatura mediului ambient;

σS’ – limita de curgere a materialului la temperature, al cărei valoare este predominantă pe suprafețele de sudat.

Metalele sunt sudabile cu ultrasunete, în condiții satisfăcătoare, daca KS = 0,25 – 0,3 sudabilitatea descrescănd invers proporțional cu KS.

Comportarea la sudarea cu ultrasunete a unor metale este prezentată în tabelul 2.1 iar ]n tabelul 2.2 este prezentat adecvarea materialelor la ultrasunete.

Se remarcă faptul ca metalele cu duritate mai mare se sudează mai bine.Materialele foarte moi, predispuse la deformare, de exemplu plumbul, nu se pot suda sau se poate suda dar în condiții foarte grele.

Trebuie știut faptul că pe plan mondial se desfășoară cercetari intense pentru stabilirea comportării la sudare și a altor tipuri de metale și în special a comportării la sudarea cu ultrasunete a diverselor aliaje și materiale compozite.

Tabelul 2.1 Comportarea la sudarea cu ultrasunete a unor metale [05 xxx]

Tabelul 2.2 Adecvarea materialelor la sudarea cu ultrasunete [03 xxx]

2.2.1 Clasificarea procedeelor de sudare cu ultrasunete a metalelor

Avănd în vedere forma și diversitatea reperelor la sudarea cu ultrasunete, modalitățile de sudare se clasifică astfel. Dupa modul de repartizare a energiei ultrasonice în repere:

sudare cu contact;

sudare cu transmisie.

La sudarea cu contact energia ultrasonică este repartizat uniform pe toată suprafață în contact a reperelor care se sudează, de regulă dimensiunile pieselor sunt comparabile cu suprafața activă a sonotodei, egala sau mai mică decăt cu aceasta. La sudarea cu transmisie oscilațiile ultrasonicese aplică într-un punct sau pe o suprafață mică a reperului superior de sudat prezentat în Fig.2.4. Transmiterea și distribuirea energiei ultrasonice este dependentă de proprietățile acustice ale materialului din care sunt realizate reperelor de sudat. Dupa gradul continuității procesului de sudare se disting:

sudare în puncte;

sudare intermitentă;

sudare continuă.

Figura 4

Figura 2.4 Ttipuri de Sonotrode ce se folosesc la sudare[xxx 03]

Sudarea în puncte se realizează într-o singură acționare a sonotrodei care oscileaă într-un plan paralel cu planul sudurii. Sudarea intermitentă sau în linie întreruptă se realizează în cazul în care sonotroda oscilează într-un plan paralel cu forța de sudare și perpendicular pe direcția mișcării.

Sudarea continuă se realizează prin mișcarea neintreruptă a sonotrodei, care are forma unui disc, sau a pieselor de sudat.

Sudarea continua se poate realiza în mai multe variante în funcție de modul de antrenare al reperelor de sudat:

sudare continuă cu sonotroda disc;

sudare continuă cu antrenarea materialului de catre o rola sau un sistem de role care constituie și dispozitivul de fixare poziționare.

În funcție de modul de transmitere a oscilațiilor avem:

– sudare cu oscilații longitudinale;

– sudare cu oscilații longitudinale si de forfecare;

– sudare cu oscilații de încovoiere sau forfecare.

2.2.2 Caracteristici tehnico economice

Tabelul 2.3 Parametrii tehnologici ai sudarii cu ultrasunete a materialelor [05 xxx]

Puterea electrică și acustică (Pe, Pa)

Puterea echipamentelor de sudare este strict dependentă de tipul metalului utilizat în construcția reperelor precum și de dimensiunile geometrice ale reperelor.

De obicei puterea necesara la sudarea diverselor metale se determină pe cale experimentală în funcție de forța de sudare.

O astfel de dependență în cazul cuprului este reprezentată în Figura 2.5

Figura 5

Figura 5

Figura 2.5 Dependența de putere la sudare în funcție de forța de sudare[05 xxx]

Energia electrică necesară sudării (ES) s-a determinat prin interpretarea statistică a rezultatelor experimentale obtinute la sudarea cu ultrasunete a diferitelor materiale și a reperelor de diferite grosimi, relația de calcul fiind:

în care: E – energia electrică necesară la sudare în WS;

K – constanta (K=150) în cazul transductoarelor magnetostrictive;

H – microduritatea componentelor, în unități Vickers;

s – grosimea reperului de sudat aflat în contact cu sonotroda, în inches.

Forța de sudare (FS) asigură transmiterea oscilațiilor ultrasonice în zona îmbinării prin realizarea contactului acustic necesar între suprafețele reperelor de sudat. Mărimea ei depinde de natura materialelor de sudat și de grosimea componentelor și influențează hotărător valoarea rezistenței medii la rupere a îmbinărilor sudate. Valoarea ei crește cu limita de curgere, duritatea materialului și grosimea componentelor. Valorile optime ale forței de sudare sunt deplasate spre valori cât mai mici ale timpilor de sudare, dupa cum rezultă din experimentarile tehnologice efectuate, Fig. 1.6. Dacă se utilizează o forță de sudare prea mare se produce o scădere a amplitudinii de oscilație a suprafeței active a sonotrodei, Fig. 2.6

La forțe de sudare mai mari decăt valoarea optimă se observă o scădere substanțiala a rezistenței îmbinărilor sudate și se pot produce deformații nedorite ale suprafețelor componentelor de sudat, și deci este necesară creșterea puterii la sudare.

Forța de sudare optimă este suficient de mare pentru a împiedica alunecarea dintre sonotrodă și fășiile de sudat, dar în același timp este suficient de mică pentru a nu slăbi sudura. Forța de sudare influențează în mod decisiv și presiunea specifică de contact de care depinde întregul process de deformare plastică a zonei de sudat și uniformitatea îmbinărilor sudate obținute.

Figura 6

Figura 2.6 Influența forței de sudare asupra amplitudinii la diferite intensități ale energiei ultrasonice

Un rol important în procesul de sudare constituie următorii timpi de lucru:

a) Timpul de sudare (ts)

Timpul de sudare reprezintă durata de transmitere a energiei ultrasonice, în reperele de sudat, necesar atingerii unei rezistențe maxime a îmbinării sudate. Timpul (ts) este dependent de natura metalului, dimensiunile reperelor și puterea acustică disponibilă. Pentru a obtine îmbinări sudate de calitate este necesara corelarea timpului de sudare cu intensitatea acustica, rezistența maximă a îmbinarii obținăndu-se la valori mici ale timpului de sudare și intensități acustice mari.

În figura 2.7 este reprezentat timpul, amplitudinea , ciclul și frecvența pe parcursul sudării.

Figură 7

Figura 2.7 Detecția ciclului și al timpului de sudură[03 xxx]

Odata cu cresterea timpului de sudare crește rezistența îmbinării sudate cu condițiile în care se păstrează constant intensitatea acustică și forța de sudare. La sudarea în puncte, inelară sau în linie întreruptă timpul de sudare are valori cuprinse între 0,05 s în cazul sărmelor foarte subțiri si 1,0 s în cazul grosimilor mari.

La folosirea unor timpi de sudare mari la amplitudine constantă se impune micșorarea valorii forței de sudare. Daca puterea sudurii este insuficient este necesar reglajul unui timp de sudare mai mare. Pentru a se evita aparitia fenomenelor secundare ca încalzire sau fisuri interne în suduri se preferă regimurile de sudare cu puteri mari și timp scurt, deci regimuri dure de sudare.

b) Timpul de mentinere ™

Timpul de menținere reprezintă timpul în care reperele sudate, dupa oprirea introducerii de energie acustică în acestea, sunt mentinute sub presiune, în scopul răcirii zonei sudate. Daca însa toți parametrii tehnologici sunt foarte bine corelați, se poate renunța la acest parametru.

c) Frecventa oscilatiilor ultrasonice (f)

Frecvența oscilatiilor ultrasonice este cuprinsa in domeniul 20-40 kHz pentru sudarea majorității metalelor și aliajelor compatibile cu procesul de sudare. În cazul microsudurilor la microcontacte din cuplurile de materiale Al-Au, Au-Au sau Al-Al este optimă folosirea unor frecvențe cuprinse în domeniul 120-160 kHz.

d) Amplitudinea oscilaților ultrasonice (A)

Amplitudinea oscilțtiilor ultrasonice respective amplitudinea oscilațiilor capătului activ al sonotrodei au o influență deosebită asupra rezistenței îmbinărilor sudate și asupra vitezei de sudare.

Dacă amplitudinea oscilațiilor ultrasonice este redusă, rezistența îmbinării sudate este redusă, iar la valori ale amplitudinii mai mici decat o valoare minimă, A<A min, îmbinarea nu se mai produce. Dacă amplitudinea oscilației capătului active ale sonotrodei depinde și dozarea energiei acustice în zona de îmbinare. În funcție de natura materialului care se sudeaza și de grosimea reperelor, s-a determinat experimental ca valorile optime ale amplitudinii sunt în intervalul 12-16 μm și 20-30 μm.Limitarea amplitudinii la aceste valori este impusă de rezistența la oboseală al materialului sonotrodei. Forma suprafeței active a sonotrodei.La sudarea în puncte a reperelor plate vârful sonotrodei trebuie sa prezinte o rază de curbură care trebuie sa fie de 100-150 ori grosimea reperului de sudat aflat în contact cu sonotrodă. O rază de curbură prea mare poate duce la apariția de zone nesudate în vecinătatea centrului sudurii. O rază de curbură prea mare poate duce la apariția de zone nesudate în vecinatatea centrului sudurii. O rază mică produce o pătrundere excesivă în material neasigurand o calitate constantă a îmbinărilor sudate realizate. Suprafața vărfului sonotrodei poate fi netedă sau rugos. Rugozitatea acesteia se poate realiza prin prelucrare mecanică sau prin acoperiri cu carburi de wolfram. Trebuie specificat ca în cazul utilizării sonotrodelor cu vărf rugos, forța de sudare și puterea necesară pentru sudare sunt mai mici decăt cele necesare în cazul utilizării sonotrodelor cu vărf neted. Suprafața active a sonotrodei poate fi plană, dar în acest caz se indică prelucrarea unor rizuri care au rolul rugozității din cazul anterior.Aceste rizuri se dimensionează în funcție de reperele de sudat și caracteristicile echipamentului de sudare. La sudarea cu role, consideratiile privind raza de rotunjire a vărfului sonotrodei sunt valabile pentru raza rolei.

2.2.3 Prezentarea materialului aluminiu și cupru

Materialul folosit pentru prelucrare al aluminiului va fi cablaj de aluminiu cu înveliș de plastic pentru protecție , acest cablu va fi debitat la o lungime aparte și va fi dezizolat de înveliș pe o suprafață în lungime [mm]. Dezizolarea cablajelor de aluminiu27.00 [mm²] se va efectua conform indicaților de lucru. Contactorul ( terminalul ) va fi de cupru, acoperit de o culoare galbenă de protecție înpotriva .În figura 2.9 sunt prezentate tipuri de contactori care vin prelucrate prin sudare la compactare.

Prezentarea cablului de aluminiu este prezentat în fig. 2.8 în funcție de lungimea cablului acestea sunt transportate la locul de muncă unde este prelucrat la utilaj Schunk DS-20

Figură 8

Figura 2.8 Cablu (conductor) de aluminiu[06 xxx]

Figura. 9

Figura. 2.9 Prezentarea contactorilor care vin sudate prin înbinare cu cablul de aluminiu[06 xxx]

În figura 2.10 este prezentat materialul , cablul de aluminiu înbinat prin sudare și compactare pe contactorul de cupru.Acest proces se efectuează într-o ordine de lucru bine stabilit.

Figura 10

Figura 2.10 Sudare prin înbinare al cablului de aluminiu cu contactor de cupru.

Importanța materiei prime ce vine prelucrat este foarte importantă de aceea materialul de cupru contactor (terminal de cupru) este protejat înpotriva coroziuni cu mediul . Din acest punct de vedere materialul este protejat prin galvanizare pentru protecție cu un strat subțire.

Iar cablul de aluminiu (coductor) este protejat de un înveliș de plastic cauciucat pentru al proteja înpotriva oxidării, ce ar intra în contact , formând un strat foarte subțire de oxid, care împiedică reacția mai departe), pentru prelucrarea sa în procesul de sudare cu materialul de cupru.

După aspectul distrugerii, coroziunea poate fi clasificată în : coroziune continuă (când întreaga suprafață metalică a fost cuprinsă de acțiunea mediului agresiv) și coroziunea locală (când distrugerea se produce numai pe anumite porțiuni ale suprafeței metalului sau aliajului). În practică, fenomenele de coroziune sunt în mod frecvent extrem de complexe și apar sub diferite forme, motiv pentru care o clasificare riguroasă a tuturor acestor fenomene este greu de efectuat.
Coroziunea locală poate fi de mai multe feluri:
– coroziunea punctiformă, care se localizează pe suprafețe mici (puncte de coroziune);
– coroziunea sub suprafață, care începe la suprafață dar se extinde de preferință sub suprafața metalului provocând umflarea și desprinderea metalului (pungi de coroziune);
– pete de coroziune, care se repartizează pe suprafețe relativ mari, dar adâncimea lor este mică;
– coroziunea intercristalină, care se caracterizează prin distrugerea selectivă a metalului la limita dintre cristale;

– coroziunea transcristalină, care reprezintă un caz tipic de coroziune locală la care distrugerea corozivă este determinată de direcția tensiunilor mecanice de întindere.

Pentru protecția cablului de aluminiu înpotriva oxidări se va avea în vedere debitarea cablului într-un interval de 24 ore iar dezizolarea ce ar intra în contact cu aerul , acesta va fi protejat cu folie de plastic. Numai atunci se va îndepărta acest înveliș de folie când se va prelucra în procesul de sudare la utilaj.În cazul în care la despachetare de către operator acesta observă că pe suprafața lițelor se văd urme de oxidare parțială sau totală acele cabluri se vor pune deoparte se vor scoate din lotul de cabluri și se vor înlocui cu altele.Manipularea contactorilor se va face cu mănuși de protecție pentru a se evita contactul cu măna, partea activă ce vine prelucrat să nu fie prinsă cu degetul , pentru evitarea și depunerea grăsimilor de pe degete. În figura 2.11 se poate observa manipularea contactorilor de cupru cu mănușa de protecție.

Figura 11

Figura 2.11 Manipularea contactorilor cu mănuși de protecție [06 xxx]

Figura 12

Figura 2.12 Manipularea contactorilor fără mănuși de protecție [06 xxx]

CAPITOLUL III

3 Prezentarea ansamblului mașină procesul reglării și al întreținerii utilajului Schunk DS-20

3.1 Prezentarea ansamblului mașinii Schunk DS-20

Utilajul Schunk ultrasonic de sudare DS-20 este potrivit pentru aplicații generale de sudură din aluminiu și aliaje de cupru și fire pe contacte. Sistemul de sudare de metal DS-20 este potrivit pentru aplicații generale de sudare de cupru sau aluminiu prin compactare. În cadrul sistemului, unitatea de ridicare pneumatic și sistemul traductor sunt adăpostite. Unitatea de ridicare este montat cu un ghidaj cu bile și este reglată cu precizie, cu un indicator de adâncime mecanic cu ajutorul unui buton de reglare scalat. Exemplul de realizare al nicovalei și sonotrodei este adaptat la aplicația respectivă. Date mașină: siguranță: 3x16A de operare ; Frecvență: 20 kHz ; Putere: Aplicație Generator = 4000W. Aluminiu de contact fir de sudura , de cupru , de contact , de sârmă , de sudură transversală cu aria secțiunii transversale: ALUMINIU catenare 10mm² – 120mm²; toroane de CUPRU 10mm² – 70mm². Prezentarea utilajului în figura 2.1

Figura 1

Figura 3.1 Prezentarea utilajului Schunk DS-20 [03 xxx]

10 – capac de protecție;

20 – sistemul de sudură;

30 – sistemul de comandă pneumatică;

40 – sistemul de control;

50 – picioarele de fixare și sprijin al utilajului;

60 – dispozitivul cu două butoane de acționare;

70 – butonul de urgență (NOT AUS) oprire.

3.1.1 Prezentarea sistemului de sudare la Schunk DS-20 în figura 3.2

Figura 2

Figura 3.2 Sistemul de sudare Schunk DS-20 [03 xxx]

10 – sistemul de sprijin al utilajului;

20 – suportul de susținere al pistonului de ghidare;

30 – suportul de ghidare al pârților mobile;

40 – suportul de fixare și acționarea la pensele greifer;

50 – brațul oscilant de mișcare și acționare.

3.1.2 Ansamblul oscilator și componentele sistemului de conversie electroacustică transductor, booster și sonotrodă.

Sistemul oscilator de sudură este integrat în modul în figura2.3 este reprezentat schematic un sistem oscillator.

10 – Konverter;

20 – Booster;

30 – Sonotrodă.

Figura 3

Figura 3.3 Sistemul oscilator [03 xxx]

Componentele unui sistem de conversie electroacustică este un sistem de conversie electroacustică este compus (figura 2.4.) din: generator de înaltă frecvență, transductor, booster și sonotrodă.

Figura 4

Figura 3.4 Sistem de conversie electroacustică. [05 xxx]

a) Transductorul piezoelectric.

Constructiv, transductoarele pot fi simple sau compuse, iar după direcția radiației pot fi cu efect longitudinal sau transversal. Din punct de vedere acustic, transductoarele sunt acordate în semiundă sau .

Parametrii cei mai importanți care caracterizează funcționarea unui transductor sunt:

frecvența de rezonanță mecanică;

frecvența de rezonanță electromagnetică;

coeficientul de transformări electromagnetice;

puterea acustică la rezonanță;

puterea acustică la joasă frecvență;

caracteristica de frecvență a puterii acustice;

factorul de calitate mecanic;

tensiunea electrică efectivă necesară emisiei unei puteri acustice date;

impedanța electrică;

randamentul electroacustic.

Datorită proprietăților lor, evidențiate în prezent sunt folosite pentru construcția transductoarelor cu precădere materiale piezoelectrice.

b) Boosterul sau amplificatorul acustic intermediar.

Amplificatorul intermediar are rolul de a realiza acordul acustic între parametrii acustici ai transductorului și cei care sunt impuși sonotrodei de către tehnologie. Totodată amplificatorul intermediar realizează o amplificare a mărimii amplitudinii oscilației transductorului. În mod uzual această amplificare este realizată într-un raport de 1,5…3 ori. [4.]

c) Sonotroda.

Sonotroda constituie scula de lucru la un echipament de sudare cu ultrasunete. Sonotrodele îndeplinesc în general următoarele funcțiuni:

transferă energia ultrasonică de la transductor la locul prelucrării;

concentrează și focalizează energia ultrasonică în zona de lucru;

mărește amplitudinea decalajului frontului de ieșire al amplificatorului intermediar, constituind totodată și un adaptor de impedanță acustică între amplificatorul intermediar și sarcina din spațiul de lucru;

sporesc la maxim randamentul sudării;

prin forma variată permit utilizarea sudării cu ultrasunete la o gamă foarte largă de forme constructive ale reperelor de sudat.

Atât sonotrodele cât și boosterele sunt de fapt transformatoare acustice și sunt tratate împreună în cele ce urmează sub această titulatură.

Valoarea intensității acustice obținută cu un transductor este limitată de mai mulți factori, legați de tipul, materialul și modul constructiv al acestuia.

În aplicații active este necesară realizarea unor concentrații mari de energie în volume reduse. Transformatoarele acustice au rolul amplificării energiei ultrasonore, concentrării pe o suprafață mică și al transmiterii acesteia în mediul de lucru.

Figura 5

Figura 3.5 Transformator acustic tip bară cu secțiune variabilă [05 xxx]

3.1.3 Sistemul de fixare și sudare al mașinii

În figura 3.6 este prezentat sistemul de fixare al materialului și al cablului de aluminiu al utilajului de sudare.

10 – sonotrodă;

30 , 40 – înpingător lateral;

50 – nicovală;

80 – dispozitiv de poziționare materialul contactorului;

100 – dispozitiv de închidere al materialului;

130 – opritor;

140 , 150 – dispozitiv greifer de fixare cablu;

160 , 170 – pensă greifer de fixare pentru capul contactorului;

200 – leră de reglaj.

Figura 6

Figura 3.6 Sistemul de fixare al materialului. [02 xxx]

3.1.4 Modulul de bază al mașinii

În figura 3.7 de mai jos este prezentat modulul de bază adică cadrul mașinii.

10 – cadul lateral;

20 – placa de bază al mașinii;

30 , 40 – sistem de conducere;

50 – cilindru de compacare;

60 – kit de cilindru de acționare.

Figura 7

Figura 3.7 Cadrul mașinii. [02 xxx]

70 – știft filetat;

80 – inel;

90 – pârghie de pivotare;

100 – pârghie;

110 – sistem pentru răcire cu aer rece;

120 – canal de protecție pentru cabluri electrice și pneumatice;

130 – senzor de sesizare;

140 – cilindri de acționare;

150 – apărătoare;

160 – cilindru de frănă pe bază de ulei;

170 – indicator de poziție.

3.1.5 Sistemul de prindere și fixare al sonotrodei

În figura 3.8 prezentăm sistemul de fixare și prindere al sonotrodei ( oscilatorului ) Acesta are rolul de a asigura și a fixa sonotroda în locașul său pe timpul procesului de sudare .

Figura 8

Figura 3.8 Sistemul de fixare al sonotodei. [02 xxx]

Mai jos vom prezenta piesele din care este compus acest sistem de fixare.

10 – inel de fixare interior;

20 – șurub opritor;

30 – placă opritor;

40 – șurub de fixare și blocare;

50 – corpul de bază;

70 – duză de răcire;

1000 – bucșă înpingător;

2020- știft de poziționare al sonotrodei;

2030 – șurub de fixare.

3.1.6 Sistemul de unitate al nicovalei

În figura 3.9 de mai jos vom prezenta sistemul de nicovală care este fixat de placa de bază al mașini iar pe acesta va fixată nicovala pentru sudare.

Figura 9

Figura 3.9 Sistemul de nicovală [02 xxx]

Sistemul de nicovală find compus din următoarele piese:

10 – corp de bază;

20 – știft de poziționare și ghidarea nicovalei;

50 – placă unitară pentru fixare pense greifere.

3.1.7 Sistemul de fixare și poziționare pneumatic

Acest sistem prezentat îm figura 3.10 are rolul de a ghida și poziționa lițele de aluminiu pe suprafața contactorului de cupru este compus dintr-un ansamblu de piese pe care le vom prezenta mai jos.

Figura 10

Figura 3.10 Sistem de fixare și poziționare[02 xxx]

10 – placă de fixare;

20 – opritor mobil cu acționare pneumatică;

1000 – cilindru de acționare pneumatică.

3.1.8 Sistemul de fixare și poziționare al cablului de aluminiu

În figura 3.11 este prezentat schematic sistemul de fixare și poziționare al cablului de aluminiu.Acesta avănd rol de a poziționa cablul de aluminiu pe suprafața contactorului de cupru. Respectănd o poziție verticală și orizontală corect efectuat conform reglajului de vigore.Mai jos vom prezenta piesele ansamblului.

Figura 11

Figura 3.11 Sistemul de fixare poziționare greifere. [02 xxx]

10 – piesă de poziționare al cablului;

30 – opritor de reglare;

80 – 90 – falcă de fixare stănga și dreapta;

1020 – șurub de fixare pentru poziția orizontală;

1030 – sistem pentru pense greifere.

3.1.9 Pensele greifer de fixare al piuliței contactor

În figura 3,12 este prezentat sistemul de greifere care are rolul de a fixa și poziționa capul contactorului care are piuliță de M6 sau M8.Pentru a asigura o fixare rigidă pe parcursul sudări. În cazul în care acesta nu ar fixa capul contactorului rigid pe parcursul sudării acesta ar cădea jos de pe contactorul de cupru ceea ce ar fi un defect în procesul de sudare.Mai jos vom prezenta componentele al acesteui ansamblu.

Figura 12

Figura 3.12 Sistem de greifer [02 xxx]

10 – placă de poziționare cu știft de ghidare;

20 – 30 – greifere de fixare contactor;

100 – greifer de fixare paralel.

3.1.10 Sistemul de unitate al sudării.

Acesta find compus din un ansamblu bine definit de piese care are rolul de a pune în uz acest sistem de sudare.În figura 3.13 de mai jos este prezentat această unitate de sudare și find compus din următoarele componente.

Figura 13

Figura 3.13 Sistemul de sudare. [02 xxx]

10 – unitate de stănga cu înpingător lateral;

20 – unitate de dreapta cu înpingător lateral;

30 – corpul ambusului;

40 – dispozitiv de fixare lițe de aluminiu;

50 – placa de bază al mașinii;

60 – șină de ghidare;

1010 – corp senzor de distribuție.

3.1.11 Sistem de acționare al crimpării

Acesta are rol de acționare prin mișcare pneumatică de închidere al contactorului , în figura 3.14 este prezentat acest sistem de acționare. Mai jos vom prezenta pârțile componenteale acestui sistem de acționare.

Figura 14

Figura 3.14 Sistemul de acționare. [02 xxx]

10 – flanșă;

20 – braț pivotant;

30 – șaibă de presiune;

40 – ax;

50 – rulment guler;

60 – distanțier;

70 – braț de fixare;

80 – șaibă de presiune;

90 – limitator;

1000 – cilindru pneumatic;

1010 – ax;

1030 – șurub tip știft ;

2000 – articulație de legătură.

3.1.12 Apărătoarea de protecție

Această apărătoare de protecție are rol de a previne accidentările pe parcursul procesului de sudare , pe parcursul procesului de sudare fereastra de protecție se închide și numai după aceea se pornește procesul de sudare.În figura 3.15 este prezentat apărătoarea de protecție al utilajului.

Figura 15

Figura 3.15 Sistemul de protecție al utilajului. [02 xxx]

Find compus din următoarele:

10 – cilindru piston;

20 – senzor de acționare și transmitere semnal;

30 – masă de fixare .

4. Procesul reglării și întreținerii mașinii Schunk DS-20

4.1 Procesul reglări al mașinii

Reglajul utilajului și al întrețineri reprezintă un principiu foarte important în funcțioarea mașinii acesta constă din respectarea strictă și efectuată de reglori sau de personal școlarizat.

La pornirea utilajului se va avea în vedere următoarele principii de bază:

utilajul se va conecta la rețeaua de alimentare electric de 380 V. Conectorul este de tip pluggable, cu ștecher CEE (16A) , conectare: 400V ± 10% -50 / 60 Hz, conectare: 200V -10% și 220V + 10% (180V-242V) -50/60 Hz, trei faze cu neutru și la sol. Siguranța max. 16 A lent. În abatere de la rețeaua de alimentare find o ajustare de rețea (se vede în secțiunea 3.3 Elektroplan) cartea utilajului;

sistemul utilajului se va conecta la presiune pneumatică pe rețeaua principală de 10 bari , acesta va avea un regulator de presiune între 6 – 10 bari cu filtru de filtrare care vor avea rolul de a filtra impuritățile din sistem prezentat în figura 3.1 .

utilajul va fi deservit de un generator 4Kw iar în tabelul 4.1 sunt afișate caracteristicile ale generatorului.

Figura 1

Figura 4.1 Sistemul de filtrare al presiuni pneumatic. [02 xxx]

Tabel 4.1 caracteristici ale generatorului de 4KW.

Iar partea din față a generatorului find prevăzut cu următorea inscripție grafică precum se vede din figura 4.2

Figura 2

Figura 4.2 Interfața generatorului. [02 xxx]

În figura 4.3 se poate observa construcția panoului de comandă la 1 avem inscripțile de la panoul generatorului ; 2 este reprezentat butonul de comandă manuală sau automată , 3 avem sistemul de conexiune al USB –ului

Figura 3

Figura 4.3 Panoul de comandă. [02 xxx]

În figura 4.4 este prezentat grafic modul manual de setare și selectare parametri de lucru.

Figura 4

Figura 4.4 Setarea modului manual. [02 xxx]

În figura 4.5 este reprezentat grafic modul de reglare prin poziția butonului.

Figura 5

Figura 4.5 Modul de reglare spre poziția chei. [02 xxx]

În figura 4.6 este reprezentat grafic modul de lucru automat.

Figura 6

Figura 3.6 Modul de lucru automat. [02 xxx]

Pentru efectuarea reglajului utilajului se va porni mașina de la comutatorul principal verificănd ca utilajul să fie conectat la instalația de presiune și curent. După care se așteapta ca calculatorul să încarce programul Sutwin acesta soft cordonează și arhivaeză datele de lucru.După acesta se va comuta cheia pe poziția de reglare al utilajului prezentat în figura 4.5 pentru a avea acces la interfața de reglaje de pe monitorul utilajului.În figura 4.7 este prezentat interfața de lucru pe modul de reglare.

Figura 7

Figura 4.7 Interfața de reglaje pas cu pas. [02 xxx]

În această interfață se poat efectua mișcările pentru efectuarea reglajelor.Comenzile de selectare sunt de la F1 până la F9.

F1 – activarea ferestrei de protecție închidere respectiv deschidere;

F2 – poziția sonotrodei sus – jos;

F3 – activarea opritoarelor laterale înainte – înapoi;

F4 – coborărea opritoarelor laterale în poziția sus – jos;

F5 – coborăre opritor lițe în poziția sus – jos;

F6 – activare pense greifer de fixare cap contactor;

F7 – activare pense greifer de fixare cablu;

F8 – activare articulație piston pentru crimpare;

F9 – activare coborăre cilindru pneumatic central.

Acestea se pot activa simultan avănd grijă ca fiecare pas executat să fie făcut rațional conform procesului de reglare, acestea se pot pune în mișcare prin comenzile selectate și prin activarea a două butoane de comandă acesta este prezentat în figura 4.8

Figura 8

Figura 4.8 Activarea butoanelor de comandă [02 xxx]

După care se va scoate cablul cu mufa racord de la convertor se scoate tubul de legătură al presiuni de aer prin care se face răcirea sonotrodei.În figura 4.9 se poate observa la deschiderea apărătorii de protecție interiorul ansamblului mașinii.

Figura 9

Figura 4.9 Interiorul ansamblului mașinii. [02 xxx]

Cu un inbus tip T 4 mm se va slăbi șurubul de fixare al suportului sonotrodei astfel ca acesta să se poată scoate din locașul mașinii precum se vede în figura 4.9 la poziția 1. După care se va soate din șina de ghidare suportul de fixare al sonotrodei.Iar în figura 4.10 se poate observa suportul sonotrodei.La poziția 1 se poate v edea orificiul șurubului de fixare, iar poziția 2 străngerea și destrăngerea acesteia se va face cu cheie dinamometrică.

Figura 10

Figura 4.10 Suport de fixare sonotodă. [02 xxx]

În figura 4.11 se poate observa partea din spate al suportului sonotrodei unde la poziția 1 avem tubul de conexiune pentru răcirea sonotrodei cu presiune de aer reglabilă.

Figura 11

Figura 4.11 Partea din spate al suportului de fixare la sonotrodă. [02 xxx]

După ce sa scos sonotroda din locaș se va verifica vizual suprafețele de contact al acesteia să nu prezinte crăpături , rupturi în nervuri sau alte defecțiuni ceea ce ar duce la un proces de sudare greșit.Sonotroda se va curăța cu o perie de sărmă cu peri de cupru, iar partea laterală se va șlefui cu o piatră de polizor specială pentru a îndepărta inpuritățile de arsură al aluminiului.Se va verifica vizual boosterul și convertorul de frecvență. Pentru schimbarea sonotrodei , boosterului sau a convertorului se va folosi menghină de fixare manuală cu bacuri de aluminiu.

Pentru a nu deteriora suprafața sonotrodei.În figura de mai jos 4.12 este prezentat demontarea sonotrodei.Acesta se va desșuruba cu niște chei speciale poz. 1 iar la remontare se va folosi cheie dinamometrică poz.2 acesta se va seta la o valoare de 100N prescris de producător.

Figura 12

Figura 4.12 Demontarea sonotrodei. [02 xxx]

Remontarea se va face în ordine inversă demontării.Reglarea suprfețelor de contact se va face în următoarea ordine.Din masca de reglare prin activare pas cu pas.Se vor folosi lere metalice de reglare și calibre la fiecare tip de ambos.

Ordinea reglării va fi următoarea , după fixarea sonotrodei în locașul mașinii se vor verifica distanțele dintre suprafețele de contact prezentat în figura 4.13.Lera standardizată se va pune pe nicovală adică ambus după care prin activare pas cu pas și activarea tastei F3 – apropierea înpingătorului lateral , F – 4 coborărea înpingătorului lateral pe leră.

După care se va lua lera metalică și se va introduce între lera standardizată și partea inferioară a înpingătorului lateral pentru a se regla o distanță de 0,02 mm după cum se vede din figura de mai jos la poziția 1.

Figura 13

Figura 4.13 Prezentarea suprafețelor de contact. [02 xxx]

1 – înpingător lateral;

2,4 – suprafață pentru reglare;

3 – leră standardizată;

5 – ambus ( nicovală ).

Figura 14

Figura 4.14 Reglarea cu lera metalică[02 xxx]

1 – lera de reglare de 0,02mm;

2 – piulița de fixare M8;

3 – șurub de reglare M5.

Dacă distanța nu corespunde se va trece la reglarea acestuia prin slăbirea piuliței M8 poz.2 și reglarea șurubului poz. 3 de reglaj pentru a avea o distanță de 0,02mm între înpingător lateral și lera standardizată precum se vede în figura 4.14.

Poziționarea ambusului față de sonotrodă se vor slăbi cele patru șuruburi poz.1 de fixare M8,00 iar acesta va permite o ajustare de poziție față de sonotodă precum se vede în figura 4.15.

Figura 15

Figura 4.15 Șuruburile de fixare [02 xxx]

După poziționarea ambusului pe nicovală șuruburile de fixare se vor strănge cu o forță de torsiune de 32N precum este prezentat în figura 4.16

Figura 16

Figura 4.16 Poziționarea și fixarea șuruburilor. [02 xxx]

După ce sa poziționat corect ambusul față de sonotrodă se va pune un contactor de cupru pe ambus precum se vede în figura 4.17 iar verificarea se va face prin activarea tastei F2 coborărea sonotrodei pe ambus.

Figura 17

Figura 4.17 Poziționarea corectă pe ambus. [02 xxx]

1 – ambus ( nicovală );

2 – contactor de cupru ;

3 – sonotrodă.

Pasul următor se va regla poziția corectă a greiferului care poziționează și fixează cablul de aluminiu precum se vede în figura 4.18, poz. 1 cablu , poz. 2 pense greifere.

Figura 18

Figura 4.18 Poziționarea cablului în sistemul de fixare greifer. [02 xxx]

Se vor închide toate părțile active pentru a se putea verifica dacă reglajul este corect efectuat în figura 4.19 este prezentat închiderea suprafețelor de contact și distanța dintre sonotrodă și înpingătoarele laterale.

Figura 19

Figura 4.19 Piesele de contact în poziție închisă. [02 xxx]

În cazul în care la verificarea cu lera metalică de 0,04mm distanța de reglare a înpingătoarelor laterale nu corespunde se va trece la reglarea acetora precum se vede în figura 4.20

Figura 20

Figura 4.20 Reglarea înpingătorului lateral. [02 xxx]

Se va slăbi piulița de fixare cu o cheie inelară de M13 după care cu un inbus de T5 se va ajusta șrubul de fixare pentru apropierea înpingătorului lateral față de sonotrodă sau îndepărtarea acesteia pentru a avea o distanță de 0,04mm între ele.După reglarea corectă se va poziționa semzorul de transmitere semnal de pe cilindrul pneumatic de acționare prezentat în figura 4.21 Dacă acesta nu este reglat în poziție acesta nu va permite mișcarea de lucru al cilindrului.

Figura 21

Figura 4.21 Poziționarea senzorului pe cilindru de acționare. [02 xxx]

După efectuarea reglări se va face o verificare ultimă pentru a se asigura dacă reglajele au fost făcute corespunzător ca în figura 4.22

Figura 22

Figura 4.22 Poziționarea corectă pe ambus. [02 xxx]

După aceste reglaje se va trece la reglarea brațului de articulație 2 al cilindrului 1 care face o mișcare de translație față de nicovală 4 ce se poate observa din figura 4.23 respectiv 4.24 prin slăbirea șurubului de fixare M5 poz. 7 cu cheia de reglare.După poziționarea corectă se va fixa șurubul de fixare 7 și se va trece la verificarea acestuia prin coborărea pe nicovală și contactor.Se va centra și cuțitul de debitare 3 pe centru prin slăbirea șurubului M8 poz. 6 care culisează lateral pe șina pînă la obținerea poziției pe centrul contactorului de cupru 5.

Figura 23

Figura 4.23 Mișcarea brațului articulat. [02 xxx]

Figura 24

Figura 4.24 Poziționarea pe ambus a crimperului. [02 xxx]

Deci după toate aceste reglaje efectuate se poate trece de pe poziția de reglaj pe poziția de selectare și alegere program.

Acesta se va face din fereastra de setare programe prezentat în figura 4.25 la F2 se va alege secțiunea cablului, la F3 se va selecta presiunea în Bar , la F5 se va selecta amplitudinea iar la F6 va fi selectat energia pe Ws.La F7 este afișat presiunea de compactare înainte de sudare și după sudare.

Figura 25

Figura 4.25 Fereastra de selectare program de sudare. [02 xxx]

După selectarea programului pe tipul de cablu și contactor se va salva cu tasta F9 programul respectiv și se vor suda zece bucăți de monstre iar acestea se vor inpune verificări și măsurării. Acesta constă din măsurarea cu șublerul pe suprafața sudată al aluminiului după care acestea se vor inpune verificări cu aparatul de efectuat forță de tracțiune și exfoliere. Pentru a se putea vedea dacă sudurile respective respectă cerințele inpuse de producătorul utilajului.

Deci se fac cinci verificări de forță și cinci verificări de exfoliere.Pentru a vedea dacă acestea prezintă și respectă cerințele inpuse.

Dacă valorile obținute nu se încadrează în parametri de înălțime și forță atunci se va trece la reglarea parametrilor de lucru în fereastra de reglaje prin modificarea parametrilor la F3,F5 și F6 adică se va regla presiunea , amplitudinea și energia.

La F3 figura 4.26 se va regla valoarea presiuni în bari pentru a avea o compactare al cablului de aluminiu pe suprafața de contact cu contactorul de cupru.

La F5 figura 4.27 se va regla valoarea amplitudini într-un procentaj față de valoarile obținute.Iar la F 6 figura 4.28 se va selecta valoarea energiei pentru a obține o valoare la efectuarea forței de tracțiune.

Figura 26

Figura 4.26 Selectarea presiuni în bari. [02 xxx]

Figura 27

Figura 4.27 Selectarea amplitudini. [02 xxx]

Figura 28

Figura 4.28 Selectarea energiei în Ws. [02 xxx]

După obținerea setări și selectări programului și obținerea valorilor bune se va pune cheia pe poziție de lucru automat pentru a restricționa accesul operatorului la parametri de lucru. Aceste reglaje se vor efectua de către personal calificat sau de reglor din compartimentul de întreținere care va deservi utilajul de sudare.

4.2 Întreținerea mașinii

Acesta constă din întreținere prin efectuarea săptămănală , periodică și anuală al utilajului pentru ai asigura o întreținere adecvată ceea ce duce la o funcționare de durată lungă. Esența unei funcționări îndelungate se rezumă la o întreținere al utilajului.

Se va gresa cu vaselină specială Microlube părțile de culisare care sunt prevăzute cu sisteme racord pentru gresor.Se va șterge utilajul pe interior cu lavete pentru îndepărtarae mizeriei și a prafului din interior. Nu se va sufla cu pistol de aer findcă praful de aluminiu ar ajunge în locuri ce ar periclita funcționarea mașinii. În figura 4.29 este prezentat poziția unde se gresează utilajul la poz. 1 și 2.

Figura 29

Figura 4.29 Locașurile unde se greseză. [02 xxx]

Se va curăța și sistemul de filtrare al filtrului pneumatic la utilaj prezentat în figura 4.30

Figura 30

Figura 4.30 Sistemul de filtrare al presiuni de aer. [02 xxx]

La efectuarea întrețineri se va scoate sonotroda din utilaj și se va verifica vizual starea acesteia fizic ca să nu prezinte diferite defecte precum sunt prezentate în figura de mai jos 4.31 fără rupturi înădiri de arsură și material ars pe profil sau canal întrerupt rupt.

Figura 31

Figura 4.31 Defecte ale suprafeței sonotrodei. [02 xxx]

O sonodrodă în stare perfectă va arăta ca în figura 4.32 adică profilul va fi intact canelurile curate nearse fără rupturi sau loviri ce ar periclita procesul de sudare.

Figura 32

Figura 4.32 Sonotrodă în stare bună. [02 xxx]

Pe parcursul suduri se va verifica vizual depunerile de oxizi de aluminiu poz. 1 pe suprafața de sudare al sonotrodei ca în figura 4.33 dacă acestea prezintă depuneri se va curăța cu piatră de șlefuire cu carbură de siliciu poz. 2.

.

Figura 33

Figura 4.33 Sonotrodă cu depunere de oxizi. [02 xxx]

CAPITOLUL IV

4 Sudarea cu Schunk DS-20 al materialelor AL.-CU. , efectuarea testelor în vederea determinării forței de tracțiune și exfoliere

4.1 Strategia și schema bloc al fluxului de proces

Strategia fluxului de proces asupra produsului din producție ce se desfășoară , care find un component aparte ce se leagă de sistemul de cablaje auto. Analiza fluxului de proces se va axa pe palierul înbinări între două materiale cablul de aluminiu și contactorul de cupru prin sudarea cu utilajul Schunk DS-20.

Această indicație de lucru descrie fluxul procesului pentru înbinarea celor două materiale, procedurile generale pt. îndepărtarea cauzelor și a problemelor cu contribuție la îmbunătățirea de durata a calități prin inițierea acțiunilor corective și preventive pt. acest proces. În același timp subliniează procedurile de control al produselor neconforme precum și responsabilitățile pentru diferitele activități și decizii care sunt clar definite. Prin măsuri adecvate de control (ex. separare clară) și identificare (de regulă a produsului / mijloace de producție) se asigură că utilizarea accidentală sau livrarea produselor defecte este impiedicată în mod credibil.

Blocările efectuate trebuie documentate.Produsele neidentificate, suspecte sau expirate trebuie clasificate ca produse defecte și tratate în consecință.Reparația produselor defecte se va efectua conform planului. Acesta include testarea finală în conformitate cu cerințele definite. Rezultatele aferente trebuie sa fie documentate.În cazul în care produsele trebuie livrate la client înconform anumitor abateri de la specificațiile de produse existente, în prealabil trebuie obținut acordul special "Sonderfreigabe" al clientului prin SOQ.De la data eliberării vor fi menținute evidențele adecvate, precum și cantitatea aprobată.

Cerințele referitoare la identificare trebuie respectate cu strictețe.Producția de serie trebuie oprită în cazul în care valorile determinate scad sub limita de intervenție. Trebuie efectuat o analiză pentru a putea determina motivul scăderii calității procesului.În cazul în care utilajul este cauzatorul erorii, după efectuarea reparațiilor , înlăturarea defectului trebuie efectuat MFU.

Producția de serie poate fi pornit (punctul 4 conform diagramei) atunci cănd rezultatul MFU-ului este bun conform indicaților interne. MFU-ul trebuie documentat în Optimain. În cazul în care rezultatul este necorespunzator procesul va porni din nou de la punctul 2 conform diagramei.Perturbările de proces care sunt provocate de funcționarea defectuoasă a utilajului vor fi remediate și eliminat de catre personalul de întreținere și documentat în programul Optimain conform indicației KV_705V01.

În cazul în care problema afectează funcționalitatea produsului, sau cauza problemei nu se poate identifica se elimină cu metodele și resursele disponibile în Producție si Întreținere trebuie informat departamentul de planificare procese al locației. În cazul problemelor grave se va informa departamentul de planificare procese centrala.

În cazul in care dupa reanalizare totusi nu sa identificat / eliminat cauza problemei si metodele si resursele disponibile nu sunt suficiente, problema va fi escaladata mai departe la departamentul metode de imbinare alternative. În cazul în care problema nu se rezolvă nici prin departamentul metode de îmbinare alternative, problema va fi escaladata la producatorul utilajului și / sau materialului.

Operatorul din departamentele Asigurarea Calității, Producție și Planificare Procese din locație trebuie să aibă grijă ca problema să fie în continuare superiorilor vizați. Perturbările de proces documentat în documentul AS049_D5 vor fi introduse în documentul AS054_D1.

4.1.1 Schema bloc al fluxului de proces

Figura 1

Figura 4.1 Schema bloc al fluxului de proces

Figura 2

Figura 4.2 Schema bloc al fluxului de proces

Figura 3

Figura 4.3 Schema bloc al fluxului de proces

Figura 4

Figura 4.4 Schema bloc al fluxului de proces.

4.1.2 Pregătirea materialelor AL-CU pentru sudare cu utilajul Schunk DS-20

Între cablul de aluminiu și contactorul de cupru există deosebiri în ceea ce privește proprietățile fizice. Totodată deși cele două materiale au o solubilitate parțială în stare lichidă, între aceste materiale se formează faze intermediare. Deci trebuie avut grijă ca la prelucrarea cablului de aluminiu cu izolație de protecție acesta să fie dezizolat parțial și să nu staționeze până la stadiul prelucrării o perioadă mai lungă , findcă apare fenomenul de oxidare a lițelor de aluminiu. Tocmai pentru a se evita acest lucru după dezizolarea parțială se va prelucra prin sudare cu utilajul în cel mai scurt timp.

În cazul în care se observă înaintea procesului de lucru că suprafața lițelor prezintă oxidări acel lot de cablu se va pune deoparte și nu se va mai prelucra.Se vor debita alte cabluri noi de aluminiu și se vor dezizola parțial pentru procesul de sudare.Contactori de cupru trebuie să se prezinte în stare intactă , adică să fie protejat cu un strat galvanizat , să nu fie zgăriat suprafața ce vine prelucrat prin sudare findcă prezintă riscul ca îmbinarea să nu fie perfectă în timpul procesului de sudare.

4.1.3 Pregătirea și importanța materialului de aluniniu

Cablul de aluminiu se comandă de la producători însoțit de certificat de calitate și de garanție.Se va prelua de la magazia mareunde se face recepția mărfii.La fiecare lot de comandă s-au dacă sarja s-au producătorul de cablaj a fost schimbat se va urma procedurile inpuse.Adică marfa nu intră în secția de debitare pînă nu se testează materialul în parte adică se va debita 3-4 metri de cablu, după care se va dezizola parțial și se va supune testelor de verificare. Dacă rezultatele sunt bune se acceptă intrarea materialului în secția de debitare. Acolo se va debita cablul de aluminiu în funcție de lungimea dorită iar la capetele acestora se va face o dezizolare parțială.

Pentru ca acesta când va ajunge în faza de prelucrare să se poată îndepărta izolația de pe porțiunea ce vine sudată prin înbinare cu utilajul de sudat Schunk DS-20.

Cablurile sunt pregătite la debitare și dezizolate după care se transportă la locul prelucrării pe cărucioare special destinate transportului în secții conform ca în figura 4.5.

Figura 5

Figura 4.5 transportul cablurilor de aluminiu debitate și dezizolate parțial

4.1.4 Pregătirea și importanța materialului de cupru

Materialul de cupru (contactor)sunt distribuiți de furnizor în pungi sigilate va fi preluat de magazia mare și înainte predării spre prelucrare se va efectua teste pentru siguranță , dacă materialul corespunde cerințelor. Deschiderea pungilor este permisă numai la locul de prelucrare.Pungile începute și neprelucrate după folosire trebuie închise înapoi cu ajutorul unei Tese ,având în vedere ca la prima utilizare acestea să fie prelucrate .Nu este admis contactul contactorilor cu pielea mai ales partea contactorului ce urmeaza sa fie sudat (pericol de corosiune).

Pentru a evita corosiunea și contactul cu pielea la mănuirea contactorilor, utilizarea mănușilor este obligatorie.Contactorii atinși pot fi curățați cu o laveta curată dar trebuie să fie imediat prelucrați .Nu se pot reîmpacheta .

Se vor trimite spre locul de testare cu utilajul contactori de cupru care se vor supune procesului de sudare. După care acestea se vor expune verificări cu aparatul de efectuat forță de smulgere și de exfoliere, pentru verificarea aderenței dintre cele două materiale. Dacă testele sunt pozitive se acceptă intrarea materialului de cupru spre zona de prelucrare.Materialele sunt sigilate în ambalaje flexibile de pungi pentru a se evita contactul cu mediul înconjurător , pentru a nu se oxida și a nu se zgăria suprafața ce se va prelucra în figura 4.6.

Figura 6

Figura 4.6 Contactori de cupru în ambalaj flexibil de pungi.

4.1.5 Prezentarea utilajului și procesul de sudarea celor două materiale

Sudarea se va efectua cu utilajul de sudat Schunk DS-20 prezentat în figura 4.7.

Figura 7

Figura 4.7 Utilaj Schunk DS-20

Cablurile de aluminiu se vor așeza lăngă utilaj iar pe masa utilajului se vor pune contactori de cupru în cutii special amenajate pentru stocare.Procesul de lucru se va desfășura conform unor indicații bine stabilite.Pornirea utilajului de la comutatorul principal fig. 4.8

Figura 8

Figura 4.8 Comutator principal

După pornirea utilajului apare pe interfața ecranului următorul mesaj care solicită cuplarea presiunii de aer în barii figura 4.9 și 4,10 interfața sutwin și activarea butonului 1 pentru presiunea de aer.

Figura 9

Figura 4.9 Interfața sutwin și activarea butonului de cuplare

Figura 10

Figura 4.10 Activarea butonului pentru presiunea de aer

După care pe fereastra monitorului apare interfața ultimei suduri realizate cu utilajul ca în figura 4.11

Figura 11

Figura 4.11 Interfața de lucru

De la interfața de pe monitor se va selecta conform datelor programul de lucru prezentat în figura 4.12.

Figura 12

Figura 4.12 Interfața de alegere al programului de lucru

Iar după selectarea programului dorit pe interfața ecranului va apărea fereastra de producție și în acest regim se lucrează în producție figura 4.13.

Figura 13

Figura 4.13 Interfață de producție

După selectare programului se va pregăti cablul de aluminiu și contactorul de cupru pentru prelucrare. Se va folosi mănușă de protecție pentru manipularea contactorului de cupru.Acesta se va așeza pe nicovală precum în figura 4.14 poziția 1.

Figura 14

Figura 4.14 Poziționarea contactorului de cuprupe nicovală

După care se face următorul pas , se va activa cele două butoane pentru fixarea contactorului pe nicovală precum în figura 4.15

Figura 15

Figura 4.15 Activarea celor două butoane și fixarea contactorului pe nicovală

Contactorul este fixat de ghidajul lateral, piulița este fixată , opritorul pentru capatul lițelor se așează în poziția de lucru.Pentru întreruperea procesului se va apasa tasta neagra de resetare situata lăngă butonul de oprire întrerupator de urgență prezentat în figura 4.16.

Figura 16

Figura 4.16 Butonul de resetare

Dacă butonul este activat procesul va fi întrerupt iar utilajul va intra în poziția de bază și ușa de protecție se va deschide automat. Se ia capâtul de conductor care se va suda se îndepărtează izolația trasă parțial. Nu se admite îndepartarea izolatiei cu degetele goale. (purtarea de manuși este obligatorie).Capatul conductorului dezizolat se poziționează până la opritor conform figurii 4.17

Figura 17

Figura 4.17 Poziționarea cablului de aluminiu

Capâtul dezizolat se împinge ușor câtre opritor, se ține bine cu mâna iar procesul de sudare este declanșat prin apăsarea butonului de acționare s-au prin apăsarea pedalei de acționare conform figurii 4.18

Figura 18

Figura 4.18 Declanșarea procesului de sudare

Procesul de sudare este activat ,conductorul este sudat pe contactor. Dispozitivul de prindere eliberează cablul după sudare .La contactori cu izocrimp dacă sudarea este bună, sertizarea pe izolație este efectuată imediat.Ușa de protecție se deschide automat ,conductorul sudat cu contactor se poate extrage din locaș conform figurii 4.19.În cazul în care sudarea nu este bună iar softul utilajului sesizeză nereguli la sudare acesta va fi tăiat adică debitat de către cuțitul de debitare sau nu se va efectua crimparea pe izocrimp depinzănd de tipul de contactor de cupru.

Figura 19

Figura 4.19 Extragerea cablului de aluminiu și a contactorului de cupru după sudare

În cazul erorilor de sudare utilajul întrerupe procesul de sudare. Greșeala la înălțimea de comprimare aparatul recunoaște dacă este diferență la înălțimea de comprimare înainte de sudare și întrerupe procesul înainte de sudare .Eroarea se confirmă apăsând tasta de reset. Contactorul rămane în dispozitiv fixat ,se poate reutiliza dacă eroarea se repetă la acel contactor accesta se va schimba cu un contactor nou. Verificarea vizuală a lițelor (exemplu să nu fie liță detașată sau ieșită în afară) lițele se îndreaptă și sunt așezate pentru încă o sudură sau se folosește un conductor nou (conductorul respins se îndepărtează) .La o greșeală repetată conductorul va fi îndepartat și înlocuit cu un conductor nou.Daca greșeala la comprimare este frecventă se anunță reglorul. În cazul sudurii pe o secțiune greșită aparatul recunoaste dacă are abatere la înălțimea de sudare și marchează contactorul ,ca să nu mai poată fi utilizat. KS cu izocrimp nu se mai sertizeaza(A 99 00 202 –A 99 00 206 ) iar cei fără izocrimp (A 99 00 207 )sunt tăiați de pe conductor (de tăietorul de deșeu).Eroarea se confirm cu butonul de resetare.

4.1.6 Măsurarea compactării la sudare

Se va măsura pe suprafața aluminiului și pe partea inferioară al contactorului cu șublerul , în figura 4.20 este prezentat vizual măsurarea sudurii se va face oblic pe întreaga suprafață a sudurii conform figurii 4.20.

Figura 20

Figura 4.20 Măsurarea suprafeței sudurii

Indicație pentru metoda de măsurare:

– bavura nu se va măsura împreună (dacă există se elimină în prealabil);

– se măsoară cu partea și cu suprafața mai lată a șublerului;

– se măsoara ușor în diagonală pe suprafața sudurii.

Parametri de lucru se iau din fișa sculei unde se va verifica următoarele date:

– înălțimea pe sudare;

– înălțimea pe izolație;

– înălțimea pe bavură;

– controlul vizual.

4.1.7 Efectuarea forței de tracțiune axială

Aparat de măsurare a forței de tracțiune (Aparatul respectiv trebuie ales în funcție ca să acopere intervalul de putere de cel putin 3000N)Distanța pănă la clema de fixare a cablului CD = 200[mm +/- 10mm] prezentat în figura 4.21. Distanța clemei de fixare a cablului CD la verificare de tracțiune este porțiunea de cablu liber între capătul sudurii și primul punct de fixare al cablului.Viteza de verificare la aparatul de efectuat forță : 50mm/Min.

Figura 21

Figura 4.21 Distanța clemei de fixare al cablului [06 xxx]

Funcționarea în modul de rulare, adică nu se readuce la zero aparatul atunci cand se prinde cablul, în caz contrar poate să apară forța de pretensionare. Alternativ se începe examinarea cu cablu liber și cleme deschise urmănd ca să se închidă în cursul desfășurării examinării forței de tracțiune.

Pentru bazarea după sudare și pentru verificarea acestora la aparat de efectuat forță se vor folosi matrițe de fixare .În figura de mai jos sunt prezentate dispozitive de fixare diferite în funcție de tipul materialului de contactor.

Figura 22

Figura 4.22 Dispozitive de bazare și fixare material [06 xxx]

În timpul verificării contactorii trebuie să fie în dispozitivele care mențin forma și sunt rezistente. Astfel se introduce în aparatul de verificare dispozitivul potrivit, iar cablul se va extrage paralel cu suprafața sudurii (vezi ilustrareaîn figura 4.23 ).conform indicaților de lucru.

Figura 23

Figura 4.23 Aparat de efectuat forță de tracțiune[06 xxx]

Măsurarea este valid doar în cazul în care sudura a fost verificat distructiv (ruperea lițelor imediat în spatele sudurii sau detașarea sudurii de la contactor). În cazul în care lițele alunecă dintre clemele de fixare a cablului, măsurarea este invalidă și trebuie eliminat. În acest caz trebuie reprodus sudarea și verificat ulterior.

Ca o limită absolută inferioară (USG) pentru forța de tragere axială se aplică valoarea de pe fișa sculei. Nu este permis sub nici o formă livrarea la client sudurilor care nu ating valoarea limitei inferiorare. Pentru a asigura acest lucru, toate valorile măsurate în intermediul verificărilor de aprobare la început de serie trebuie să depășească limita de control. Limita de control este definit în baza analizei capabilitătii procesului curente realizat de catre CTC intern din locație.

4.1.8 Efectuarea forței de exfoliere axială

Forța maxima de exfoliere (desprindere) este prezentat în figura 4.24 conform indicaților din preconfecții DRM.Aparat de măsurare a forței de tracțiune (aparatul respectiv trebuie ales în funcție ca să acopere intervalul de putere de la 30N pana la cel putin 1000N. Distanța pănă la clema de fixare a cablului CD = [200mm +/- 10mm ]("Atărnarea" cablului poate fi ignorat).

Distanța clemei de fixare a cablului CD la verificare de exfoliere este porțiunea de cablu liber între capătul sudurii pe contactor și primul punct de fixare a cablului, iar axa longitudinală a cablului (linia punctată albastru) trebuie să fie la aceeași nivel ca și regiunea de intrare a sudurii.

Figura 24

Figura 4.24 Distanța clemei de fixare al cablului [06 xxx]

Viteza de verificare: 50mm/Min. Funcționarea în modul de rulare, adică nu se readuce la zero aparatul atunci cand se prinde cablul, în caz contrar poate să apară forța de pretensionare.

Alternativ , se începe examinarea cu cablu liber si cleme deschise urmănd ca să se închidă în cursul desfășurării examinarii de tracțiune. În timpul verificării contactorii trebuie sa fie în dispozitivele care mențin forma și sunt rezistente. Astfel se introduce în aparatul de verificare dispozitivul de fixare potrivit, iar cablul va fi tras perpendicular (90°) de la suprafața de sudare , vezi ilustrarea în figura 4.25

Figura 25

Figura 4.25 Procesul efectuării forței de exfoliere [06 xxx]

Forța maximă de exfoliere nu este o caracteristică de verificare prescrisa de liferant. Valorile măsurate totuși trebuie să atingă cel puțin valoarea de referință prescrisă pe fișa sculei. Deci tot procesul de lucru se monitorizează 100% la 100% din punct de vedere al calității și prin efectuarea riguroasă al reglării și verificării .Înălțimea de sudare pe fișa sculei (Contactor –partea inferioară cu partea superioară a liței) este orientativă și valorile trebuie să se situeze în câmpul de toleranță prevăzut.

La abateri înspre o înălțime de sudare mai mică trebuie urmărit cu atețtie sporită să nu se producă suprasudarea.La o abatere în direcția cănd înălțimea de sudare este mai mare poate cauza valori mai mici la forța de smulgere și exfoliere .Verificarea suduri al celor două material se va face cu aparatul de efectuat forță prezentat în figura 4.26

Figura 26

Figura 4.26 Dispozitive de efectuat forța de tracțiune

Cracteristici ai aparatului de măsurat forța de smulgere.

Viteza de tragere : 50mm/Min.;

Dispozitive utilizate după tipul de contactor :HWZ Nr.-1915;1916;1917;

Contactorul în timpul verificării trebuie să își țină forma să nu se deformeze;Dispozitivul trebuie să fie amplasat în aparat în așa fel încât conductorul să fie tras în plan paralel față de suprafața sudurii;Valoarea forței de smulgere trebuie să se încadreze între valorile obținute la ultimul MFU efectuat cu aceiași sculă de sudare;Valoarea minimă absolută este menționată pe fișa sculei. După ce se execută procesul de înbinare prin sudare cu utilajul Schunk DS-20 se execută verificarea sudurii între aluminiu și cupru mai întăi vizual după care se verifică aderența firelor de aluminiu față de contactorul de cupru. Această verificare constă la aparat de efectuat forță de tracțiune și forță de exfoliere.Prin aceste teste de verificare se validează dacă procesul de sudare prezintă siguranță în procesul de lucru.În figura 4.27 sunt prezentate monstre după ce sa efectuat înbinarea prin sudare și compactare.

Figura 4.27

Figura 4.27 Sudarea prin înbinare și compactare la materialul AL-CU

Verificări ce trebuie efectuate după sudare la suprafața vizibilității izolației conform figurilor 4.28 și 4.29

Figura 28

Figura 4.28 Izolație necorespunzătoare

Figura 29

Figura 4.29 Izolație vizibilă bună

În figura 4.30 este prezentat o sudare cu o izolație poziționat greșit ce nu prezintă siguranță din punct de vedere al următoarelor procese de producție.

Figura 30

Figura 4.30 Poziționare greșită al izolației

În zona de lucru a sonotrodei nu sunt admise lițe desprinse. Prezența lițelor tăiate în zona de capât a izolației se datorează debitării necorespunzătore a conductorului.

Prescriptie furnizor înalțimea bavurii ≤ 0,5mm, suprafața sudată să fie în așa fel încât să se poată deosebi vizibil lițele între ele , lițele trebuie să fie continue fără întreruperi.Nu este admis liță detașată sau ieșită în afară.Monstre bune și greșite în figurile 4.31 și 4.32.

Figura 31

Figura 4 .31 Monstră bună

Figura 32

Figura 4.32 Monstră greșită

4.1.9 Efectuarea procesului de verificare vizuală și analiza în laboratorul intern

Acest proces de verificare trebuie luat în considerare foarte serios dpdv. al calității intern ,pe lăngă faptul că după sudare acestea se verifică la aparatul de efectuat forță ele trebuie să fie verificate și la laboratorul intern.În figura de mai jos 4.33 , 4.34, 4.35 ,4.36 , 4.37 și 4.38 sunt prezentate monstre ce ar periclita produsul finit.

Figura 33

Figura 4.33 Bavură pronunțată la margini

Figura 34

Figura 4.34 Suprasudură pronunțată

Figura 35

Figura 4.35 Piuliță ieșită din locaș

Figura 36

Figura 4.36 Suprafață fisurată în interiorul inelului

Figura 37

Figura 4.37 Suprafață uzată la sudare

Figura 38

Figura 4.38 Urme de uzură pe suprafață

Expunănd monstrele schematic de mai sus trebuie verificate 100% toate materialele ce vin sudate înainte de procesul de sudare și după proces pentru a preveni produsul finit să ajungă la următorul proces de prelucrare.

Pentru siguranța sudurii se pot efectua și teste de poze metalografice acestea se execută în laborator special dotat cu aparatură performantă pentru a se putea efectua verificările de vigoare.În figura 4.39 de mai jos vom prezenta poze metalografice după efectuarea sudări.

Figura 39

Figura 4.39 Poze metalografice

Deci după cum se observă din figura 4.39 se poat distinge cu ochiul liber suprafețele șlefuite a lițelor se pot distinge secțiunea lițelor de aluminiu după procesul de sudare pe suprafața de cupru.

4.2 Debitarea cablurilor de aluminiu și pregătirea contactorului de cupru

Pentru acest proces de verificare vom debita la preconfecții cabluri de aluminiu de 27,00mm²ˇla o lungime de 300 mm. După care vom face o dezizolare parțială de 11 mm pe un capăt al cablului ce se va supune procesului de sudare.După pregătirea cablurilor se va verifica utilajul dpdv. al funcționării.Se vor alege contactorii de cupru bucată cu bucată și verificați vizual și manipulănduse cu mănuși de protecție pentru evitarea depuneri de grăsimi de pe degetele operatorului. Se vor efectua (10) zece bucăți la sudare cu mașina după care se va numerota fiecare de la unu la zece în ordinea sudării.Vom salva la fiecare sudare parmetri de lucu al sudări prezentat în imaginile de mai jos conform figurilor numerotate.

Figura 40

Figura 4.40 Curba grafică la sudarea nr.1

Figura 41

Figura 4.41 Curba grafică la sudarea nr.2

Figura 42

Figura 4.42 Curba grafică la sudarea nr.3

Figura 43

Figura 4.43 Curba grafică la sudarea nr.4

Figura 44

Figura 4.44 Curba grafică la sudarea nr.5

Figura 45

Figura 4.45 Curba grafică la sudarea nr.6

Figura 46

Figura 4.46 Curba grafică la sudarea nr.7

Figura 47

Figura 4.47 Curba grafică la sudarea nr.8

Figura 48

Figura 4.48 Curba grafică la sudarea nr.9

Figura 49

Figura 4.49 Curba grafică la sudarea nr.10

Deci conform sudării pe interfața calculatorului a apărut curba graficului sudării cu parametrii afișații prezentat mai jos.

4.2.1 Interpretarea datelor și a parametrilor obținuți la procesul de sudare

Datele obținute le vom afișa într-un tabelar 4.1 conform rezultatelor afișate pe interfața calculatorului.

Tabel 4.1 prezentarea rezultatele obținute după cele zece suduri în tabelul de mai jos.

Conform procesului de sudare , vom prezenta în figurile 4.50 și 4.51 graficul acestor valori obținute.

Figura 50

Figura 4.50 Valorile obținute la procesul de sudare înainte de comprimare și după comprimare.

Figura 51

Figura 4.51 Graficul valorilor la presiune, amplitudine și energie.

După efectuarea sudării am notat fiecare contactor pe spatele suprafeței de cupru cu markerul ordinea sudării precum este prezentat în figura 4.52.

Figura 52

Figura 4.52 Sudarea cablului de aluminiu pe suprafața de cupru.

Din aceste (10) zece bucăți sudate vom efectua a câte cinci probe pentru efectuarea forței și cinci pentru efectuarea exfolierii ca să verificăm aderența cablului de aluminiu după sudare față de suprafața contactorului de cupru.

În figurile de mai jos vom prezenta cele două aparate cu care s-au efectuat probele de verificare.În figura 4.53 este prezentat aparatul de efectuat forța de exfoliere iar cel de efectuat forță în figura 4.54.

Figura 53

Figura 4.53 Aparat de efectuat forță de exfoliere

Figura 54

Figura 4.54 Aparat de efectuat forță de tracțiune

Pentru a se putea efectua aceste forțe cablurile de aluminiu sudate pe contactorul de cupru se vor deschide pe străngerea de izocrimp pentru a se obține o forță reală. Se vor poziționa într-un dispozitiv de fixare prezentat în figura 4.55 după care aceste dispositive se vor atașa de cele două aparate de efectuat forță de tracțiune și cel de exfoliere pe rănd pentru a se putea obține valorile reale.

Figura 55

Figura 4.55 Dispozitive de fixare al contactorului de cupru și al cablului de aluminiu

Rezultatele obținute se vor trece într-un tabelar.Iar în figura 4.56 și 4.57 sunt prezentate în imagine aderența lițelor de aluminiu față de contactorul de cupru la efectuarea verificări al forței de tracțiune și exfoliere.

Figura 56

Figura 4.56 Aderența aluminiului față de cupru la momentul efectuări forței de exfoliere.

Figura 57

Figura 4.57 Aderența aluminiului față de cupru la momentul efectuări forței de tracțiune.

În figurile de mai jos vom prezenta datele obținute la efectuarea forței de tracțiune și exfoliere.

Figura 58

Figura 4.58 Efectuarea forței de exfoliere nr.1

Figura 59

Figura 4.59 Efectuarea forței de exfoliere nr.2

Figura 60

Figura 4.60 Efectuarea forței de exfoliere nr.3

Figura 61

Figura 4.61 Efectuarea forței de exfoliere nr.4

Figura 62

Figura 4.62 Efectuarea forței de exfoliere nr.5

Figura 63

Figura 4.63 Efectuarea forței de smulgere nr.1

Figura 64

Figura 4.64 Efectuarea forței de smulgere nr.2

Figura 65

Figura 4.65 Efectuarea forței de smulgere nr.3

Figura 66

Figura 4.66 Efectuarea forței de smulgere nr.4

Figura 67

Figura 4.67 Efectuarea forței de smulgere nr.5

În tabelul 4.2 sunt prezentate valorile obținute în Newton la forța de exfoliere și cel de tracțiune.

Tabel 4.2 valorile obținute.

Figura 68

Figura 4.68 Graficul valorilor obținute la forța de exfoliere și tracțiune

Deci conform rezultatelor obținute după sudare al celor două materiale AL – CU și efectuarea verificării testelor rezultă că acestea îndeplinesc standardele de siguranță inpuse conform cerințelor fișei de lucru atașat la anexele (Anexa 8 și Anexa 9 ).

CAPITOLUL V

5Prezentarea parametrilor de lucru , obținerea rezultatelor sudării al materialelor AL.-CU. cu Schunk DS-20

5.1 Prezentarea parametrilor de lucru pentru sudarea celor două materiale AL-CU

Parametrii de lucru orientativii le vom lua din fișele de lucru anexate la anexele nr.8 și 9 , prezentat și în figura 5.1 Conform capitolului anterior unde am prezentat procedura procesului de sudare care a fost descris pas cu pas , sudarea celor zece monstre vor fi introduse într-un tabelar 5.1.

Figura1

Figura 5.1 parametrii orientativi pentru sudare AL,-CU.

Tabel 5.1 rezultatele obținute după cele zece suduri

În tabelul 5.2 sunt prezentate valorile obținute în Newton la forța de exfoliere și cel de tracțiune iar în figura 5.2 este prezentat graficul valorilor obținute.

Tabel 5.2 valorile obținute

Figura 3

Figura 5.3 Graficul valorilor obținute la forța de exfoliere și tracțiune

Conform rezultatelor obținute după sudare al celor două materiale AL – CU și efectuarea verificării, testelor rezultă că acestea îndeplinesc standardele de siguranță inpuse conform cerințelor fișei de lucru atașat la anexele (Anexa 8 și Anexa 9 ). Deci după aceste date și parametrii obținuții se pot alege parametri optimii de funcționare al utilajului schunk DS-20.

5.1.1Efectuarea testelor și factorii ce ar perturba sudarea al celor două materialului AL. – CU. cu utilaj Schunk DS-20

Deci conform parametrilor de lucru am efectuat sudurii pe cablu de aluminiu și contactor de cupru pentru a determina aderența acesteia la procesul de sudare.Aceste suduri s-au realizat pe un interval de o lună de zile în Septembrie anul 2016. Aceste suduri cu utilajul Schunk DS-20 au fost arhivate într-un tabelar excel pentru arhivarea acestor parametri de sudare obținuți s-au specificat data efectuării acestor sudurii pe anumite intervale pe parcursul producției de serie. Am dorit să văd vizual comportarea accestor două materiale la procesul de sudare.Precum și prin efectuarea testelor de siguranță inpuse prin efectuarea forței de tracțiune și cel de exfoliere.

Factorii care influențează procesul de sudare:

mentenanța utilajului și întreținerea periodică;

intensitatea curentului să fie stabilă;

materia primă să fie de calitate și verificarea acesteia;

reglarea utilajului conform normelor inpuse;

setarea parametrilor de lucru optimi;

efectuarea testului de verificare a celor zece bucăți înaintea procesului de producție;

verificarea pieselor de contact , sonotrodă , bacurile laterale acestea să nu fie uzate sau să prezinte urme de crăpături pe suprafață.

Toate acestea ar periclita procesul de sudare și ar schimba rezultatele obținute la procesul de sudare al celor două material AL-CU.Vom prezenta în figurile de mai jos o serie de monstre obținute la sudare care au rezultat din uzura pieselor de contact și a reglări incorecte.

Figura 4

Figura 5.4 Suprapresare al lițelor de AL

Figura 5

Figura 5.5 Lițe de aluminiu tăiate la bază

Figura 6

Figura 5.6 Urme de oxizi pe Sonotrodă

Figura 7

Figura 5.7 Urme de oxizi pe Sonotrodă

Aceste urme de oxizi dacă apar, acestea se îndepărtează cu pilă de șlefuit specială pentru a se evita formarea oxizilor care se depun pe suprafața Sonotrodei. În figura 5.8 și 5.9 se poate observa suprasudarea lițelor de aluminiu și din acest caz lițele de AL se pot rupe.

Figura 8

Figura 5.8 Lițe suprapresate la sudare.

Figura 9

Figura 5.9 Lițe suprapresate la sudare

Figura 10

Figura 5.10 Lițe de AL cu bavură

Figura 11

Figura 5.11 Bacurile laterale uzate și crăpate

Figura 12

Figura 5.2 Amprenta materialului de cupru

Figura 13

Figura 5.13 Amprenta materialului de cupru după sudare

În figurile de mai sus se pot observa defectele ce influențează o sudură corectă între cele două materiale AL-CU. În fig. 5.8 și 5.9 se pot observa bavurile lăsate pe lițele de aluminiu din cauza uzuri și a rupture bacurilor laterale. În fig. 5.12 respectiv 5.13 amprenta materialului de cupru galvanizat avănd un contrast de puncte neuniforme.

În figura 5.13 se poate observa amprenta neuniformă după sudare , aici persistă uzura ambusului acesta se verifică vizual de fiecare dată și se curăță de oxizi dacă e cazul cu perie de sărmă de cupru special. În tabelul 5.3 vă voi prezenta parametri de lucru la fiecare sudare în parte precum și efectuarea testelor de siguranță în vederea obțineri valorilor forței de tracțiune și cel de exfoliere în N , pe un interval de o lună de zile.

Tabel 5.3 parametrii de lucru și valorilore obținute la sudarea AL-CU.

5.2 Concluzii

Deci din datele expuse la Tabelul 5.3 se pot trage concluzii cu privire la rezultatele obținute la sudarea cu utilajul Schunk DS-20 al celor două materiale AL-CU. Astfel încăt parametri de sudură , reglarea utilajului și al pieselor de contact influențează rezultatele obținute precum și calitatea materialului aici mă refer la cablul de Aluminiu și contactorul de Cupru.

Avănd în vedere datele obținute în Tabelul 5.3 vom extrage rezultatele obținute prin sondaj și le vom converti în grafice pentru a fi expuse vizualizări. În graficele de mai jos 5.14 , 5.15 , 5.16 vă prezint prin sondaj rezultatele obținute la sudarea celor două materiale AL-CU.

Rezultă că după efectuarea sudurilor cu utilajul Schunk DS-20 și a testelor de verificare cu aparatele de efectuat forță s-au obținut rezultate pozitive care atestă că rezistența de aderență între aceste două materiale aluminiu și cupru sunt din punct de vedere al procesului de sudare pozitive adică prezintă siguranță la procesul de sudare.

Figura 14

Figura 5.14 Graficul rezultatelor obținute la procesul de sudare

Figura 15

Figura 5.15 Graficul rezultatelor obținute la procesul de sudare

Figura 16

Figura 5.16 Graficul rezultatelor obținute la procesul de sudare

5.3 Norme de protecția muncii

În toate sectoarele de producție trebuie luate în considerare toate măsurile pentru a se înlătura posibilitatea apariției accidentelor la locurile de muncă și de a se evita înbolnăvirile profesionale.

În cazul lucrărilor la aceste utilaje, pot avea loc accidente din următoarele cauze:

nerespectarea indicaților de lucru;

deservirea utilajului de câtre operator care nu a fost școlarizat la utilaj;

indroducerea măini în zona activă al sonotrodei sau a altor piese aflate în mișcare;

efectuarea reglajelor de către personae neșcolarizate;

punerea în funcțiune al utilajului de personal neinstruit;

efectuarea mentenanței de către personae neautorizate.

Toate acestea duc la vătămare corporală al operatorului sau a persoanei în cauză din acest motiv utilajul va fi deservit numai de personal școlarizat și instruit și pentru a preveni deteriorarea sau defectarea mașinii.

5.4 Protecția mediului

Managementul protecției mediului la nivelul întreprinderilor, reprezintă legătura ideală între politica, obiectivele și programele unității, pe de o parte și rezultatul activității acestuia, pe de altă parte. Rolul managementului protecției mediului este acela de a realiza politica și programele întreprinderii, concentrând atenția asupra aspectelor organizaționale, evaluarea efectelor poluării, calității sistemelor de monitoring și suficienței sistemului informațional. Responsabilitatea firmelor față de protejarea mediului înconjurător, excelența ecologică, presupune o profundă schimbare în cultura întreprinderii: dacă firmele pun în operă programe de calitate pentru a-și surclasa concurenții, ele trebuie să vadă și managementul ecologic exact sub același unghi-o armă în bătălia competiției.

Această “competivitate ecologică” presupune un anumit număr de acțiuni, precum:

a) a prevedea, a anticipa schimbările prin:

– urmărirea atentă a scenei politice și a vieții științifice cu incidențe în domeniul protecției mediului;

– evaluarea producției (cantității, calității) întreprinderilor existente cu incidență asupra producției, pieței, fluxurilor de produse și materiale, stocuri, etc;

– integrarea oportunităților de mediu în procesul decizional de investiții la nivelul întreprinderilor;

– modificarea performanțelor produselor în lumina tendințelor previzibile;

– dezvoltarea de noi produse îm funcți de oportunitățile pieței;

b) minimizarea costurilor protecției mediului, prin:

– reducerea costurilor de producția mediului la utilizatorul de produs (produse mai puțin poluante, preluarea de către furnizor a produsului uzat);

– reducerea propriilor costuri cu protecția mediului și cu managementul acestuia;

– identificarea unor opțiuni noi, favorabile protecției mediului, în ansamblul produsului de fabricație, capabile să ducă la obținerea de economii; – identificarea unor opțiuni noi, favorabile protecției mediului, în ansamblul produsului de fabricație, capabile să ducă la obținerea de economii;

c) obținerea unui “reflex ecologic” prin:

– conceperea unui sistem de management tipic fiecărei întreprinderi;

– integrarea preocupărilor ecologice printre criteriile de performanță al managerilor;

– sensibilizarea personalului întreprinderii la preocupările actuale și la tendințele în domeniu, identificate la firmele concurente;

– includerea în programele de pregătire profesională a elementelor de protecție a mediului.

Întreprinderile ce-și concentrează managementul după acțiunile prezentate, au performanțe ecologice ale produselor și tehnologiilor competitive, se regăsesc într-o nouă poziție a întreprinderii pe piața produselor. Excelența ecologică se măsoară, în final, într-o rată mai mare a profitului.

6. Bibliografie

7Anexe:

Anexa 1.

Anexa 2.

Anexa 3.

Anexa 4.

Anexa 5.

Anexa 6.

Anexa 7.

Anexa 8.

Anexa 9.