UNIVERSITATATEA TRANSILVANIA DIN BRAȘOV FACULTATEA DE ȘTIINȚA ȘI INGINERIA MATERIALELOR Specializarea: INGINERIA SUDĂRII MATERIALELOR AVANSATE -… [306392]

UNIVERSITATATEA TRANSILVANIA DIN BRAȘOV

FACULTATEA DE

ȘTIINȚA ȘI INGINERIA MATERIALELOR

Specializarea:

[anonimizat] –

Absolvent: [anonimizat]: Șef. Lucr.dr.ing. ANDREESCU Bogdan

2016

UNIVERSITATATEA TRANSILVANIA DIN BRAȘOV

Facultatea de Știința și Ingineria Materialelor

Specializarea: Ingineria Sudării Materialelor Avansate

Executarea in construcție sudată a sistemului de evacuare a [anonimizat] –

Absolvent: [anonimizat]: Șef. Lucr.dr.ing. ANDREESCU Bogdan

2016

Primit temă la data de: 21 -10- 2015

Data predării lucrării: 27 – 06 – 2016

CUPRINS

Cap. 1. Stadiul actual 4

1.1. Procedeul de sudare folosit 4

1.1.1. Sudarea cu electrod nefuzibil în mediu de gaz inert(WIG/TIG) 4

1.1.2. Avantajele și dezavantajele sudării TIG/WIG 12

1.1.3. Sudarea în mediu de gaz protector cu electrod fuzibil(MIG/MAG) 13

1.1.4. [anonimizat] 17

Cap. 2. Contribuții proprii 19

2.1. Justificarea temei 19

2.2. Obiectivul cercetării 19

2.3. Material și metodă 20

2.3.1. Materialul de bază 20

2.3.2. Materialul de adaos 24

2.3.3. Parametri folosiți la sudarea MIG/MAG 25

2.3.4. Parametri folosiți la sudarea WIG/TIG 26

Cap. 3. Rezultate obținute 27

3.1. Realizarea fluxului de producție 27

3.2. Împachtarea elementelor de izolație pentru încărcătorul turbo 53

3.3. Montarea sistemului de exhaustare pe motorul vaporului 58

Cap. 4. Concluzii și recomandări 60

Cap. 5. Bibliografie 61

Cap.I Stadiul actual

1.1. Procedeul de sudare folosit [1], [2]

Sudarea cu electrod nefuzibil în mediu de gaz inert  (WIG/TIG)[8]

Scurtă descriere:

[anonimizat] (thungsten) pentru formarea îmbinării sudate. Zona îmbinării sudate este protejată de un gaz inert (de obicei argonul); în unele cazuri se folosește și material de adaos. Procedeul WIG/TIG este adesea folosit pentru sudarea oțelurilor inoxidabile și a [anonimizat]; [anonimizat]; însă îmbinarea sudată rezultată este mai rezistentă și de o mai bună calitate.

Operare:

Sudarea manuală WIG/TIG este adeseori considerată ca fiind cel mai dificil procedeu de sudare utilizat în industrie. Deoarece sudorul trebuie să mențină o lungime mică a [anonimizat] o atenție sporită și o bună îndemânare pentru a preveni contactul dintre electrod și piesele de sudat. Sper deosebire de celelalte procedee WIG/[anonimizat] o mână material de adaos în baia de metal topit iar cu cealaltă mână să manevreze pistoletul; totuși, la realizarea îmbinării dintre două materiale subțiri nu este necesara folosirea de material de adaos.

Fig.1.1 Sudarea TIG/WIG [3]

Pentru a aprinde arcul electric este nevoie de un generator de înaltă frecvență care sa creeze o cale a [anonimizat] 1,5 – 3mm. O altă metoda de aprindere a arcului electric se poate face prin metoda „touch arc” sau „lift arc” însă prin aceasta metoda se pot contamina atât electrodul cât și sudura. Odată aprins arcul electric sudorul mișcă pistoletul circular pentru a forma baia de metal topit, mărimea acesteia depinzând de mărimea electrodului și de densitatea de curent. În timp ce menține constantă lungimea arcului, sudorul înclina pistoletul până la aproximativ 10-15° față de verticală. Materialul de adaos este introdus manual în baia de metal topit(dacă este necesar).

Sudorii adesea dezvolta o tehnica rapida de mișcare a pistoletului și de aducere de material de adaos în baia de metal topit. Când procesul de sudare este aproape finalizat, intensitatea arcului este treptat redusă pentru a permite solidificarea craterului final și a preveni apariția fisurilor la capătul îmbinării sudate.

Moduri de operare:

Procedeul WIG/TIG  poate utiliza atât curentul continuu polaritate directa sau inversa cât și curentul alternativ, depinzând de setările sursei de sudare. Curentul continuu polaritate inversa la electrod cauzează o emisie puternica de electroni care bombardează suprafața piesei de sudat generând o cantitate mare de căldura în zona sudarii. Acest lucru duce la realizarea unei cusături cu pătrundere mare și lățime mică.

Fig. 1.2 Utilizare[4]

Siguranța în operare:

Ca și alte procedee de sudare, procedeul WIG/TIG  poate fi periculos dacă nu se iau masuri de siguranță. Procesul produce radiații ultraviolete foarte intense care pot provoca arsuri(chiar pana la cauzarea cancerului de piele). Stropii care rezulta în timpul procesului de sudare pot cauza de asemenea arsuri și pot conduce la incendii in cazul atingerii materialelor/obiectelor inflamabile. Este esențial ca sudorul sa poarte o salopeta de protecție, mănuși și de asemenea sa-și protejeze în special gâtul, plus folosirea unei măști de sudură pentru protejarea ochilor de lumina intensă degajată, și de radiațiile ultraviolete. Densitatea de înnegrire a geamului măștii de protecție este în funcție de intensitatea curentului de sudare folosit.Sudorii tot odată sunt expuși unor gaze și particule periculoase. Gazele de protecție pot înlocui oxigenul putând duce la asfixiere, iar când fumul nu se produce, arcul WIG/TIG produce unde scurte de ultraviolete care cauzează formarea ozonului în aerul înconjurător.

Aplicații:

Procedeul WIG/TIG este folosit pe o scara larga, în special folosit în industria aerospațială. Majoritatea utilizatorilor folosesc WIG/TIG pentru sudarea componentelor de grosimi mici, în special materiale neferoase. Procedeul este intens folosit în producția navetelor spațiale, pentru sudarea componentelor cu diametru mic, țevilor cu grosimea peretelui mică, precum cele utilizate la fabricarea bicicletelor. Adesea procedeul este utilizat pentru formarea rădăcinii rostului sau pentru depunerea primului strat la sudarea țevilor de diferite diametre, pentru lucrări de întreținere și reparare, a uneltelor și a sculelor, în special a componentelor din aluminiu și magneziu.

Deoarece cusătura sudata rezultată are aceeași compoziție chimică ca și materialul de bază sau foarte asemănătoare, îmbinările sudate WIG/TIG au o rezistență foarte buna împotriva coroziunii și a fisurării pe o perioada lunga de timp.

Calitatea sudurii:

Inginerii sudori preferă procedeul WIG/TIG din cauza cantității mici de hidrogen introduse în baia de metal topit, si a proprietăților mecanice și chimice foarte apropiate dintre metalul de bază și cusătură. Calitatea maximă a îmbinării sudate este asigurată de curățenia operației de sudare, toate echipamentele si materialele utilizate nu trebuie sa fie murdare de ulei, sa fie ferite de umezeala, sa nu fie prăfuite sau sa nu conțină alte impurități.

Pentru a menține o baie de metal curată în timpul sudării, gazul de protecție care curge trebuie sa fie suficient de consistent ca sa protejeze baia de metal topit de impuritățile din atmosferă. Sudarea în condiții de vânt  sau curenți ușori de aer trebuie sa fie însoțită de un aport mai mare de gaz de protecție necesar protejării băii de metal topit, lucru care duce la creșterea costurilor, procedeul fiind nepopular în aer liber.

Pentru a putea suda WIG/TIG sudorii trebuie sa fie calificați pentru acest procedeu.

O cantitate mică de căldură introdusă cauzată de un curent mic de sudare sau viteză de sudare mare, poate limita pătrunderea și cauza desprinderea cusăturii sudate de pe suprafața care este sudată. Dacă este introdusă o cantitate prea mare de căldură, cusătura sudată se lățește în timp ce pătrunderea și cantitatea de stropi cresc. Dacă sudorul ține pistoletul prea departe de suprafața de sudat gazul de protecție se irosește iar calitatea îmbinării sudate se înrăutățește.

Echipamentul:

Echipamentul necesar pentru sudarea WIG/TIG include un pistolet de sudare care utilizează un electrod nefuzibil din wolfram, o sursă de curent constant și butelie cu gazul de protecție.

Pistoletul:

Pistoletul pentru procedeul de sudare WIG/TIG este conceput fie pentru sudarea manuală fie pentru sudarea automata, fiind echipate cu sistem de răcire cu aer sau apă. Pistoletele destinate pentru sudarea manuală sau automata sunt asemănătoare ca și construcție, însa cel destinat pentru sudarea automată are în plus un sistem de montare pe sistemul automat de avans al pistoletului. Sistemul de răcire cu aer este utilizat pentru intensități mici de curent (până la 200A), în timp ce sistemul de răcire cu apă este utilizat pentru intensități mari de curent (până la 600A). Pistoletul este conectat la sursă printr-un cablu și printr-un furtun la sursa de gaz de protecție, și unde se utilizează, se conectează și la sursa de apă.

Componentele interne ale pistoletului sunt făcute din aliaje dure de cupru sau alamă în  vederea transmiterii eficiente a curentului electric. Electrodul din wolfram trebuie menținut ferm în centrul pistoletului cu ajutorul pensetei, fixându-se în jurul electrodului ajuta la

distribuirea constantă a gazului de protecție. Pensetele sunt dimensionate în funcție de diametrul electrodului de wolfram. Corpul pistoletului este făcut dintr-un material plastic rezistent la căldură intensa și izolator, acoperind părțile metalice și protejând astfel sudorul.

Fig.1.3. Pistolet de sudare TIG și consumabile[5]

Duza pistoletului este dimensiontă în funcție de aria de protecție dorită. Dimensionarea duzei de gaz se face în funcție de diametrul electrodului, tipul rostului și accesibilitatea sudorului la locul de sudare. Diametrul interior al duzei este de preferat sa fie de cel puțin de trei ori diametrul electrodului de wolfram, insă acest lucru nu reprezintă o regulă strictă. Duza trebuie sa fie rezistentă la căldură intensă și în mod normal este făcută din materiale ceramice. În duză pot fi montate și alte dispozitive, pentru aplicații speciale, cum ar fi lentile de gaz pentru a se asigura o curgere laminară a gazului de protecție, deci pentru reducerea turbulențelor și evitarea contaminării băii de metal topit.

Sursa de curent:

Procedeul de sudare WIG/TIG utilizează o sursa de curent constant, rezultând menținerea aproximativ constantă a curentului, chiar dacă lungimea arcului sau curentul se modifică. Acest lucru este important deoarece majoritatea aplicaților WIG/TIG sunt manuale sau semiautomate ceea ce înseamnă ca sudorul manevrează pistoletul. Menținerea constantă a lungimii arcului este dificil de realizat dacă este utilizată o sursă de putere cu tensiune constantă, deoarece aceasta poate cauza variații mari de căldură, sudarea realizându-se dificil

.

Fig.1.4. Sursă de curent pentru sudarea TIG[6]

Polaritatea curentului de sudare se alege în funcție de tipul materialului de sudat. Conectarea electrodului la polul negativ se de regulă atunci când se sudează oțel, nichel, titaniu și alte materiale; poate fi de asemenea utilizat pentru sudarea automată a aluminiului sau magneziului atunci când cazul de protecție este heliul. Prin conectarea la polul negativ a electrodului se generează căldura prin emisie electronilor care se deplasează pe lungimea arcului generând ionizarea termică a gazului de protecție și crește totodată temperatura materialului de bază.  Conectarea electrodului la polul pozitiv al sursei este foarte puțin folosită doar la sudarea de suprafață generând o mică încălzire a materialului de bază.Curentul alternativ este folosit la sudarea aluminiului și magneziului, manual sau semiautomat.

Electrodul:

Electrodul folosit la sudarea WIG/TIG este din wolfram sau aliaje ale wolframului, deoarece wolframul are o temperatura de topire ridicata, în jurul a 3422°C, ceea ce determină faptul că electrodul nu este consumat în timpul procedeului de sudare, insă acesta de poate eroda în timp.  Diametrul electrodului poate varia între 0,5 și 6,4mm iar lungimea acestuia între 75 și 610mm.Electrozii din wolfram pur sunt propuși pentru utilizare generală (clasificați ca WP sau EWP), electrozii aliați cu oxid de ceriu și oxid de lantaniu îmbunătățesc stabilitatea arcului ; cei aliați cu thoriu sunt folosiți pentru aplicațiile care utilizează curentul continuu, însă acesta este puțin radioactiv, acești electrozi pot fi înlocuiți cu electrozi aliați cu oxid de lantaniu cu concentrație mare. Electrozii de wolfram aliați cu oxid de zirconiu măresc capacitatea curentului, îmbunătățesc stabilitatea și amorsarea arcului crescând totodată și durata de viață a electrodului. Producătorii de electrozi pot confecționa electrozi de wolfram aliați cu diferite aliaje specificate de client și sunt clasificați ca EWG sub sistemul AWS.

Gazul de protecție:

Ca și la alte procedee de sudare cu arc electric gazul de protecție este folosit și la sudarea WIG/TIG pentru protejarea băii de metal de acțiunea gazelor din atmosfera cum ar fi oxigenul, azotul… care pot provoca defecte de îmbinare, pori, și corodarea materialului de bază dacă aceste gaze vin în contact cu electrodul, arcul electric sau zona de sudat. Gazul de protecție ajuta la transferul căldurii de la electrod la piesa de sudat și la amorsarea ușoara a arcului și a arderii stabile a acestuia.

Fig.1.5. Gazul de protecție [7]

Alegerea gazului de protecție depinde de câțiva factori cum ar fi: tipul materialelor ce se sudează, tipul rostului și aspectul final al cordonului de sudură. Argonul este cel mai utilizat gaz de protecție la sudarea WIG/TIG. Când este utilizat în curent alternativ, argonul, conferă cordonului de sudură o calitate deosebită și un aspect bun. Alt gaz de protecție adesea utilizat este heliul folosit pentru creșterea pătrunderii în îmbinare și a vitezei de sudare și este folosit la sudarea materialelor cu conductivitate termică mare cum ar fi cuprul și aluminiul. Singura problema apăruta la sudarea în mediu protector de argon este aceea a dificultății amorsării arcului electric.Amestecul de argon și heliu este de asemenea folosit ca gaz de protecție la procedeul WIG/TIG, pentru menținerea sub control a cantității de căldură introduse menținând beneficiile conferite de argon. Acest amestec este eficient în creșterea vitezei de sudare și a calității îmbinării sudate în curent alternativ la sudarea aluminiului conferind și o ușurință la amorsarea arcului.

Materiale:

Procedeul de sudare WIG/TIG este utilizat în special pentru sudarea oțelurilor inoxidabile și a materialelor neferoase cum ar fi aluminiul și magneziul, poate fi aplicat însă pentru sudarea aproape a tuturor metalelor. Sudarea oțelurilor carbon este limitată din cauza restricțiilor procedeului și mai ales din cauza existenței altor procedee de sudare a acestora,

mult mai eficiente din mai multe considerente, în principal cel economic. De asemenea procedeul poate fi aplicat în toate pozițiile de sudare depinzând cel mai mult de îndemânarea sudorului.

Aluminiul și magneziul:

Aluminiul și magneziul sunt adesea sudate folosind curentul alternativ, însă pot fi sudate și în curent continuu, depinzând de proprietățile dorite. Înainte de sudare, materialele de sudat trebuie să fie curățate și preîncălzite la 175-200°Cîn cazul aluminiului și la maxim 150°C în cazul magneziului, astfel îmbunătățindu-se pătrunderea și viteza de avans.

Curentul alternativ poate conferi și auto-curățarea zonei îmbinării înlăturând stratul subțire de oxizi de aluminiu care se formează la suprafața piesei din aluminiu la puține minute după expunerea piesei în aer liber. La sudarea în curent alternativ sunt utilizați electrozi din wolfram pur sau wolfram aliat cu zirconiu; electrozii ascuțiți sunt preferați iar ca și gaz de protecție este utilizat argonul pur pentru sudarea pieselor de grosime mica, iar amestecul de argon cu heliu ajuta la sudarea pieselor de grosimi mai mari însa poate îngreuna amorsarea arcului. De asemenea aluminiul și magneziul se pot suda folosind curentul continuu polaritate inversă sau directă.

Oțeluri:

Pentru sudarea WIG/TIG a oțelurilor carbon și inoxidabile alegerea materialului de adaos este importantă mai ales pentru prevenirea apariției porilor. Oxizii de pe suprafața pieselor de sudat și a materialului de adaos trebuie îndepărtați înaintea sudării pentru a preveni contaminarea băii de metal și trebuie făcuta chiar înaintea începerii operației de sudare.Preîncălzirea pieselor de sudat nu este necesară în cazul sudării oțelurilor moi cu grosimi mai mici de 25,4mm, însa sudarea oțelurilor slab aliate necesită preîncălzire pentru a micșora astfel viteza de răcire și a preveni apariția martensitei în zona de influență termică(ZIT). Oțelurile pentru scule necesită de asemenea preîncălzire pentru a preveni apariția fisurilor în ZIT. Oțelurile austenitice nu necesită preîncălzire, însă cele martensitice și feritice necesită. In mod normal pentru sudarea acestor oțeluri este utilizată o sursa de curent continuu, electrod din wolfram aliat cu oxid de thoriu conectat la polul negativ al sursei iar ca și gaz de protecție este utilizat argonul pentru piese subțiri, iar pentru piese mai groase este utilizat amestecul de argon cu heliu.

Cuprul și aliaje:

Sudarea WIG/TIG a cuprului și a aliajelor sale este posibilă însă pentru obținerea unei cusături fără oxizi și pori, gazul de protecție trebuie asigurat și pe partea de rădăcină a  îmbinării sudate, sau alternativ se poate folosi susținerea rădăcinii cu plăcuțe din fibră de sticlă temo-rezistentă.

Materiale disimilare:

Sudarea materialelor disimilare introduc adesea dificultăți la sudarea WIG/TIG deoarece majoritatea materialelor nu fuzionează ușor pentru a forma o îmbinare fermă. Totuși, sudarea materialelor disimilare are numeroase aplicații în activitatea de producție, reparații și prevenirea coroziunii și a oxidării. La unele îmbinări se poate utiliza și material de adaos pentru a forma îmbinări rezistente, acest material de adaos poate fi asemănător cu unul din materialele de bază.

La sudarea materialelor disimilare, rostul trebuie sa fie foarte bine definit și prelucrat cu dimensiunile deschizăturii și a unghiului rostului bine definite. Curentul pulsat este în special folosit la sudarea materialelor disimilare, ajutând la limitarea căldurii introduse. Materialul de adaos trebuie repede introdus pentru a evita formarea unei băi de sudură mare care poate conduce la diluția materialelor de bază.

1.1.2. Avantajele și dezavantajele sudării TIG/WIG [4]

Avantajele sudării TIG/WIG:

– calitate foarte bună a îmbinării sudate, cu gradul de puritate ridicat și fără defecte în îmbinare.

– universalitate foarte mare, sudându-se practic toate materialele metalice.

– absența zgurii de pe cusătură.

– absența stropilor la sudare.

– posibilitatea sudării tablelor subțiri (sub 1 mm pană la 0,5 mm).

Dezavantajele sudării TIG/WIG:

– productivitate scăzută, rata depunerii mică;

– viteză de sudare mică;

– cost ridicat al sudării;

– instalații de sudare scumpe.

– necesită un operator sudor cu calificare superioară, deoarece calitatea depinde exclusiv de operator.

1.1.3. Sudarea în mediu de gaz protector cu electrod fuzibil (MIG/MAG)[8]

Scurtă descriere:

Sudarea în mediu de gaz protector se împarte în două mari categorii, sudarea în mediu de gaz inert și sudarea în mediu de gaz activ, care pot fi la rândul lor procedee semiautomate sau automate, iar prin intermediul unui pistolet sunt aduse la locul de sudare gazul de protecție și electrodul fuzibil sub formă de sârmă. O sursă de curent continuu, cu tensiune constantă este uzual utilizată la procedeul de sudare MIG/MAG, insă poate fi folosit și curentul alternativ. La acest procedeu sunt patru metode principale de transfer a metalului, transferul globular, prin scurt circuit, spray-arc și short-arc, fiecare dintre aceste moduri de transfer conferind anumite proprietăți particulare și avantaje.

Fig. Sudarea MIG/MAG [8]

Echipament:

Echipamentul necesar pentru procedeul MIG/MAG este alcătuit dintr-un pistolet, o unitate de alimentare cu sârmă, o sursa de putere, gaz de protecție și sârmă.

Pistoletul și unitatea de alimentare cu sârmă:

Pistoletul MIG/MAG are în general în componența sa: un buton de comandă, duză de contact, cablu electric, duză de gaz, tub de ghidare al sârmei și liner, și manta de protecție.

Când este acționat butonul de comandă inițiază alimentarea cu sârmă, curentul electric și gazul de protecție, astfel fiind amorsat și arcul electric. Duza de gaz este în general din cupru însa mai poate conține și alte elemente chimice pentru prelungirea duratei de viață, și este conectată la sursa de putere prin cablul electric și transmite energia electrică la sârmă în timp ce o ghidează spre locul îmbinării.

Fig.2.1 Secțiune prin diuza de gaz a pistoletului MIG/MAG [9]

Elemente componente:1.Gâtul pistoletului;2.Izolator(alb) și cap de prindere filetat al portduzei(galben);3.Portduza cu difuzor de gaz;4.Duza de contact;5.Sârma.

Aceasta trebuie precis dimensionată deoarece prin aceasta circulă sârma electrod în timp ce este necesar să se mențină un contact electric ferm. Duza de gaz este folosită pentru distribuirea gazului de protecție în zona îmbinării pentru a proteja baia de metal, duzele mari de gaz sunt folosite pentru un debit mai mare de gaz adus în zona îmbinării folosite la sudarea cu intensități mari de curent unde baia de metal topit are o dimensiune mai mare.

Unitatea de alimentare cu sârmă asigură aducerea electrodului sârmă în zona îmbinării conducând-o prin tubul de ghidare și duza de contact. Majoritatea unităților de alimentare asigura o viteza constantă de alimentare cu sârmă, însa sunt si mecanisme care pot varia viteza de avans a sârmei în concordanță cu lungimea arcului și tensiunea.

Sursa de putere:

Majoritatea aplicațiilor MIG/MAG utilizează o sursa de putere cu tensiune constantă. Ca rezultat orice variație a lungimii arcului implică o variație mare a căldurii introduse și a curentului. O scurtare a arcului implică o cantitate mai mare de căldură introdusă ceea ce determină o rată mai mare de topire a sârmei electrod și în consecință se restabilește lungimea inițială a arcului electric. Acest lucru ajută sudorul să mențină o lungime constantă a arcului electric. Pentru atingerea unui efect similar uneori este folosită o sursă de curent continuu în combinație cu o unitate de avans a sârmei cu control al tensiunii arcului. In acest caz o schimbare a lungimii arcului determină unitatea de alimentare sa mențină relativ o lungime

constanta a arcului electric prin ajustarea vitezei de avans a sârmei. Folosirea curentului alternativ la acest procedeu de sudare este foarte rar întâlnită.

Sârma:

Sârma electrod este aleasă în funcție de compoziția materialului de bază, însă depinde și de variațiile procesului folosite, forma rostului și starea suprafeței materialului de bază. Alegerea tipului de sârma determină în mare parte proprietățile mecanice ale cordonului de sudură și este un factor important în privința calității îmbinării sudate. În general proprietățile îmbinării sudate sunt asemănătoare cu cele ale materialului de bază, îmbinarea trebuie să fie fără defecte sau discontinuități și fără elemente nedorite sau pori în cordonul de sudură. Pentru asigurarea acestor lucruri există o gamă variată de sârme electrod. Toate sârmele conțin în compoziția lor elemente dezoxidante cum ar fi titanul, aluminiul, manganul și siliciul. Gama de grosimi a sârmei electrod este cuprinsă între 0,7 și 2,4mm însă se poate ajunge până la grosimi de 4mm.

Gazul de protecție:

Gazul de protecție este folosit pentru protejarea băii de metal topit împotriva acțiunii gazelor din atmosferă, cum ar fi oxigenul și azotul. Alegerea gazului de protecție depinde de mai mulți factori, cum ar fi: tipul materialului de bază și utilizarea variațiilor de proces. Gazul pur, inert, cum ar fi argonul sau heliul este utilizat la sudarea materialelor neferoase, la sudarea oțelurilor aceste gaze nu ar asigura o pătrundere suficientă (cazul argonului) sau cauzează instabilitatea arcului electric și favorizează formarea stropilor (cazul heliului). Dioxidul de carbon pur asigură însă o bună pătrundere însă cauzează formarea oxizilor care slăbesc proprietățile mecanice ale cordonului de sudură. Ca urmare, argonul si heliul se folosesc adesea în combinație cu proporții de 75%25% până la 90%10%.

Adesea argonul se mai folosește în amestec și cu alte gaze cum ar fi oxigenul, heliul, hidrogenul sau azotul. Amestecul cu până la 5% oxigen ajută la sudarea oțelurilor inoxidabile și a diferitelor materiale de grosimi mici, totuși, în marea majoritate a aplicațiilor este preferată folosirea dioxidul de carbon. O concentrație a heliului de 50-70% crește tensiunea curentului și totodată temperatura arcului electric, cantitățile mai mari de heliu cresc calitatea îmbinării sudate și a vitezei de sudare la folosirea curentului alternativ pentru sudarea aluminiului. Folosirea hidrogenului însă în cantități mici (până la 5%) este benefică pentru sudarea nichelului și a pieselor subțiri din oțel; concentrații ale hidrogenului de până la 25% sunt necesare pentru sudarea materialelor cu conductivitate mare cum ar fi cuprul. Hidrogenul nu trebuie utilizat la sudarea oțelurilor, a aluminiului sau a magneziului deoarece există riscul

formării porilor în cusătura sudată din cauza incluziunilor de hidrogen. Amestecurile dintre trei sau mai multe gaze este de asemenea folosit pentru îmbunătățirea calității îmbinării sudate. Debitul de gaz dorit se calculează în funcție de geometria rostului, viteza de sudare, curentul de sudare, tipul gazului și modul de transfer al metalului.

Operare:

În majoritatea aplicațiilor sale, sudarea MIG/MAG este relativ ușor de învățat și aplicat nu necesitând mai mult de două-trei săptămâni pentru ca sudorul să deprindă bazele procedeului de sudare.

Modul de operare:

Tehnica de bază a sudării MIG/MAG este relativ simpla mai ales că sârma electrod este adusă automat în zona îmbinării prin intermediul pistoletului. Față de alte procedee de sudare, în acest caz, sudorul mânuiește pistoletul doar cu o singura mână nefiind nevoit să schimbe electrodul la anumite perioade de timp sau să aducă în arcul electric material de adaos, cum se întâmplă la alte procedee. Acest procedeu necesită doar ca sudorul să mânuiască pistoletul în lungul rostului pentru a forma cusătura sudată.

Păstrarea constantă a lungimii arcului este importantă deoarece o creștere a acestei lungimi determină o supraîncălzire a sârmei și o creștere inutilă a debitului de gaz. Orientarea pistoletului este de asemenea importantă și anume înclinarea lui la 45° la sudarea circulară și la 90° la sudarea orizontală; însă unghiul optim se poate stabili și în funcție de gazul de protecție folosit.

Calitatea:

Cele mai des întâlnite defecte la sudarea MIG/MAG sunt apariția porilor și a arsuri marginale. Dacă nu sunt controlate aceste defecte pot conduce la fisuri sau la formarea unor cusături slabe. Arsurile apar adesea la sudarea aluminiului; piesele de sudat și sârma nu trebuie să conțină oxizi. Acest defect mai poate apărea și dacă baia de metal topit este contaminată cu oxigen din atmosfera înconjurătoare, de aceea alegerea gazului de protecție și a debitului acestuia este un parametru important.Apariția porilor se datorează gazelor care pătrund în baia de metal; metalul solidificându-se înainte ca acestea să iasă din îmbinarea sudată. Aceste gaze care pot pătrunde în baia de metal lichid pot fi din cauza unor impurități din gazului de protecție sau de pe suprafața pieselor de sudat. În general cantitatea de gaze rămase în cusătura sudată după solidificare este direct proporțională cu viteza de răcire a cusăturii sudate. Datorită conductivității termice, aluminiul, este susceptibil la viteze mari de

răcire, deci la apariția porilor; preîncălzirea pieselor ajută la scăderea vitezei de răcire a pieselor și a materialului de bază.

Siguranța în operare:

Procedeul MIG/MAG poate fi periculos dacă nu se iau masurile de protecție necesare. Din moment ce sudarea implica folosirea unui arc electric descoperit sudorul trebuie sa poarte salopetă și mănuși de protecție pentru a se feri de căldura degajată de arcul electric și de eventualii stropi. În plus, arcul electric degajă o cantitate mare de luminozitate și de ultraviolete care pot cauza rănirea iremediabilă a ochiului uman sau pot cauza arsuri ale pielii, de aceea este important ca sudorul sa poarte și mască de protecție.

Sudorii sunt adesea expuși unor gaze periculoase și particule de materie; sudarea MIG/MAG degajă o cantitate de fum care poate conține diferite tipuri de particule de oxizi, de aceea este importantă folosirea unui sistem absorbție și ventilație a aerului în zona de lucru.

1.1.4. Avantajele și dezavantajele sudării MIG-MAG [11]

Avantajele sudării MIG-MAG:

Productivitate ridicată.

Facilitatea mecanizării, automatizării sau robotizării.

grad înalt de universalitate a procedeului.

posibilitatea sudării în orice poziție.

eliminarea operației de curățire a zgurii.

grad înalt de utilizare a materialului de adaos ( 90-95%)..

cantitate redusă de fum.

conducerea și supravegherea ușoară a procesului de sudare (arcul este vizibil).

factor operator superior sudării SE, 60-65%, ca efect a eliminării operației de schimbare a electrodului și de curățire a zgurii de pe cusătura sudată.

tensiuni și deformații mici la sudare (energie liniară mică).

Dezavantajele sudării MIG-MAG:

echipamente de sudare mai scumpe și mai complicate;

flexibilitatea mai redusă decât la sudarea electrică: pistoletul de sudare mai greu și cu manevrabilitate mai scăzută, cu rază de acțiune limitată în cazul echipamentelor clasice la 35m față de sursă de sudare, uneori necesită spațiu de acces mai mare;

pierderi de material de adaos (în anumite condiții) prin stropi (5-10%);

sensibil la curenți de aer (evitarea sudării în locuri deschise, cu vânt, etc.);

limitat la grosimi, în general, mai mari de 1 mm;

riscul unei protecții necorespunzătoare a arcului electric și a băii de metal;

probabilitatea relativ mare de apariție a defectelor în îmbinarea sudată, în principal pori și lipsă de topire.

Cap. II CONTRIBUȚII PROPRII

2.1. Justificarea temei

Compania a început ca o afacere de construcții navale numit Bergen MEKANISKE Verksted (BMV), în 1855, în Bergen, Norvegia. BMV a construit atât nave cât și motoare cu abur pentru a le propulsa. În 1942, BMV a stabilit divizia de motoare diesel, dar celui datorită celui de-al doilea război mondial nu a fost finalizată înainte de 1946. Motoarele au fost livrate în 1946 și 1947 la vasele MS Draupne și MS Arcturus. În 1984 divizia de motoare diesel a fost desprinsă în propria să companie, BMV Mâșkin AȘ. Acesta a fost achiziționată de Ulstein în anul următor și redenumit Bergen Diesel AȘ.

În anul 1999 Ulstein Group a fost cumpărată de Vickers plc. Vickers a fost ulterior achizitionată de Rolls-Royce în același an. Rolls-Royce a procedat pentru a redenumi fiecare subdiviziune Ulstein Rolls-Royce Marine, cu Bergen, Diesel fiind numit Motoare Rolls-Royce Marine – Bergen.

În martie 2011 Rolls-Royce și Daimler a lansat o preluare pentru Tognum. Cele două companii au anunțat la 24 iunie 2011 , că oferta lor comună de 3,4 miliarde € a fost de succes, iar 94% dintre acționarii Tognum acceptă. Tognum este acum, sigură de Rolls-Royce Tehnologie care contribuie la Bergen motor diesel la operațiunea Tognum.

Motoarele diesel și gaze marine Bergen K sunt o serie de motoare cu combustie internă fabricate de Rolls-Royce plc.

Având în vedere ca cele două firme mari Bergen Engines si Rolls-Royce, sunt unele dintre cele mai cunoscute în lume pentru industria navală și automobilă m-am gandit să fac un studiu de caz a sistemului de evacuare a gazelor arse la motoarele diesel utilizate in industria navală.

2.2. Obiectivul cercetării

În studiul de caz destinat realizării în construcție sudată a sistemului de evacuare a gazelor arse la motoarele diesel utilizate in industria navală s-au luat în considerare următoarele condiții:

Sudarea elementelor componente după un WPS foarte bine calculate.

Asamblarea țevilor și sudarea lor in dispozitivul destinat acestora.

Montarea țevilor și a învelișului de protecție pe fixture de asamblare

Pentru montarea întregului sistem este necesară folosirea ghidului de asamblare și împachetare fără de care nu se poate realiza montajul elementelor componente.

2.3. Material si metodă

2.3.1 Materialul de bază [10]

S235JR(1.0038 (Dubl)) – otel structural de calitate nealiat

Compoziție chimică% din clasa S235JR (1.0038 (Dubl)): EN 10025-2-2004

Proprietăți mecanice de grad S235JR (1.0038 (Dubl))

Grade echivalente de grad S235JR (1.0038 (Dubl))

Proprietăți mecanice:

Condiții de tratament termic:

IONX (otel inoxidabil) [11]

În metalurgie, oțelul inoxidabil (sau inox) este acel aliaj al oțelului care conține cel puțin 11% crom în procente de masă. Acest tip de oțel este rezistent la coroziune. Inoxul este un oțel cu un conținut scăzut de carbon în compoziție, care conține crom în proporție de 10 % din greutate. Acest adaos de crom îi conferă oțelului proprietățile sale unice de inoxidabilitate și rezistență la coroziune. Prezența cromului permite formarea unei pelicule dure, invizibile de oxid de crom pe suprafață oțelului, capabilă de a se autoreface în caz de alterare mecanică sau chimică.

Principalele tipuri de oțel inoxidabil sunt următoarele:

Oțelurile feritice sunt magnetice și cu un conținut scăzut de carbon și conțin cromul ca element principal, în general în proporție de 13% și 17%. Oțelurile martensitice sunt magnetice și au un conținut tipic de 12% crom și un conținut mediu de carbon. Oțelurile austenice sunt non-magnetice și pe lângă crom, în concentrații tipice de 18%, conțin nichel care crește rezistența la coroziune. Acestea sunt cele mai utilizate tipuri de oțeluri inoxidabile.

Obiectele realizate din inox își păstrează aspectul indiferent de gradul de uzură. După câteva zeci de ani își pierde din strălucire, dar cu o investiție minoră își poate recăpăta chiar și atunci strălucirea din prima zi. Utilizarea inoxului este foarte răspândită mai ales în categoria

materialelor tehnice, dar este folosit pe o gama largă și pentru fabricarea articolelor de menaj. Pe lângă aceste domenii, ocupă loc important și în industria auto.

Avantajele produselor din inox:

• Grad mare de rezistență la coroziune;

• Durabilitate mai mare de 50% decât oțeluri medii;

• Durabilitate: rezistență la căldură/ îngheț;

• Ușor de întreținut;

• Aspect plăcut;

• Reciclabil.

2.3.2. Materialul de adaos [12]

Sarma SG2

Oțeluri nealiate și ușor aliate. Proprietăți tehnice

Clasificare:

Compozitie chimica %:

Proprietati mecanice:

Parametri de sudare si dimensiuni:

Ambalare:

Aplicații si utilizări:

-Construcții metalice și industria constructoare de mașini.

-Sudarea navelor, boilerelor și țevilor.

-Sudarea profilelor din oțel cu pereți subțiri.

-Sudarea componentelor subțiri în industria auto.

2.3.3. Parametri folosiți la sudarea MIG/MAG

2.3.4. Parametri folosiți la sudarea WIG/TIG

Cap. III Rezultate obținute

3.1.Realizarea fluxului de producție

Pregatirea și verificarea materialelor și a dispozitivului pentru a începe sudarea primei țevi.Țeava este alcătuită din 6 elemente: 3 coturi, 2 flanșe și o țeava filetată.

Fixarea elementelor pe dispozitiv și punctarea lor:

Sudarea țevii:

Sudarea stratului de rădăciă și apoi se polizarea până când apare luciul metalic:

Sudarea celui de-al doilea strat:

Așezarea țevii in dispozitiv și sudarea flanșelor:

Același principiu se folosește și pentru sudarea celorlalte țevi ce intra în componența sistemului de exhaustare. Sudarea se face folosind următorul WPS:

Montarea țevilor și a celorlalte componente pe dispozitivul de asamblare a sistemului de exhaustare:

3.2. Împachtarea elementelor de izolație pentru încărcătorul turbo

Elementele de izolație pentru incarcatorul turbo, împreună cu elementele de prindere și de fixare se împachetează într-o cutie și se trimit separat la client pentru a se monta odată cu sistemul de exhaustare.

3.3. Montarea sistemului de exhaustare pe motorul vaporului

Cap. IV Concluzii și recomandări

S-a constatat că, datorită cerințelor impuse de normele de calitate ale clientului, pe lângă stabilirea corespunzătoare a parametrilor de sudare (indiferent de procedeul utilizat – MIG-MAG sau TIG/WIG), este necesară, pentru a putea stabili, din punct de vedere al producătorului, o plus-valoare, stabilirea unui flux tehnologic de producție corespunzător, cu cât mai puțini timpi neproductivi.

Respectându-se astfel cerințele de calitate, s-a stabilit un nou flux tehnologic care să fie mai rentabil pentru producător, punându-se astfel în ordinea lor firească operațiile de producție și asamblare.

Se recomandă:

analiza parametrilor de sudare utilizați la ambele procedee (MIG-MAG sau TIG/WIG) pentru optimizarea timpilor de producție, respectând însă cerințele de calitate impuse;

analizarea materialelor de bază și de adaos utilizate și, eventual, schimbarea acestora, fără a afecta cerințele de calitate;

studierea posibilității de automatizare/robotizare a sudării în scopul creșterii randamentului producției.

BIBLIOGRAFIE

Aspecte teoretice (stadiul actual) privind sudarea TIG/WIG și MIG-MAG

[1] Andreescu B., Echipamente pentru sudare, Editura Lux Libris, Brașov, 2011

[2] Micloși, V., Andreescu, F., Echipamente pentru sudare, EDP București, 1985

Sudarea TIG/WIG

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/GTAW

[4] http://aparatdesudat.ro/sudura-argon/

[5] http://www.sudura.com/site2014/despre-sudare-%C8%99i-debitare/sudarea-wig/tig

[6] http://www.sudura.com/site2014/despre-sudare-%C8%99i-debitare/sudarea-wig/tig

[7] http://www.abrazive-scule.ro/invertoare-wig-gysmi.html

[8] http://www.sudura.com/site2014/despre-sudare-%C8%99i-debitare/sudarea-wig/tig

Sudarea MIG-MAG

[9] http://en.wikipedia.org/wiki/Mig_welding

[10] http://www.sudura.com/site2014/despre-sudare-%C8%99i-debitare/sudarea-mig/mag

[11] http://www.rasfoiesc.com/inginerie/tehnica-mecanica/BAZELE-TEORETICE-SI-PRACTICE-A26.php

Materialul de bază –S235JR

[11] http://www.steelnumber.com/en/steel_composition_eu.php?name_id=4

[12] INOX https://ro.wikipedia.org/wiki/O%C8%9Bel_inoxidabil

Materialul de adaos – SG2

[13] http://www.linde-gas.ro/internet.lg.lg.rou/ro/images/Bro%C5%9Fur%C4%83%20s%C3%A2rm%C4%83%20sudur%C4%8354_25519.pdf