Tehnologii de Reconditionare prin Sudare
62U.E.M. F.I.R. PROIECT DE DIPLOM Pag. 52
CUPRINSCAPITOLUL 1. Prezentarea produsuluI6
1.1. DESCRIEREA PRODUSULUI8
1.2. condiii tehnice9
1.3. defecte care apar n exploatare11
1.4. materialul de baz12
1.4.1. Compoziia chimic12
1.4.2. Caracteristicile mecanice13
1.4.3. Comportarea la sudare14
Capitolul 2. procedee de recondiionare prin sudare17
2.1. sudarea cu electrozi nvelii18
2.2. principiul de sudare n mediu de gaz protector cu srm
tubular20
capitolul 3. tehnologii de recondiionare prin sudare22
3.1. pregtirea pentru sudare23
3.1.1. pregtirea suprafeelor de ncrcat23
3.1.2. alegerea materialelor de adaos25
3.2. tehnologii de ncrcare prin sudare cu electrozi nvelii i n
mediu de gaz protector30
3.2.1. ncrcarea cu electrozi nvelii30
3.2.2. ncrcarea prin procedeul de sudare n mediu de gaz
protector38
4. alegerea echipamentelor i dispozitivelor45
4.1. echipamente necesare procedeului de sudare cu electrozi
nvelii46
4.1.1. sursa de sudare46
4.1.2. cabluri de sudare48
4.2. echipamente i dispozitive pentru sudare n mediu de gaz
protector48
4.2.1. sursa de sudare49
4.2.2. dispozitivul de avans al srmei49
4.2.3. pistoletul de sudare50
capitolul 5. controlul tehnic de calitate52
5.1. defecte posibile n custura sudat53
5.2. metode de control nedistructiv58
5.2.1. controlul vizual59
5.2.2. controlul cu lichide penetrante60
5.2.3. controlul cu ultrasunete61
5.3. metode de control distructiv62
5.3.1. analiza chimic63
5.3.2. determinarea duritii63
capitolul 6. msuri de protecia muncii66
6.1. msuri de protecie mpotriva impurificri atmosferei67
6.2. msuri de protecie mpotriva radiaiei i zgomotuluii68
6.3. msuri de protecie mpotriva electrocutrii69
6.4. pericole prin incedii i explozii69
6.5. norme generale de protecia muncii70
bibliografie71
Capitolul 1.
PREZENTAREA PRODUSULUI
ncrcarea prin sudare electric este unul dintre procedeele
frecvent utilizate datorit avantajelor multiple pe care le ofer n
activitatea de remaniere a defectelor de fabricare sau aprute n
exploatare.
ncrcarea prin sudare reprezint operaia prin care un material de
adaos este depus printr-un procedeu de sudare pe un material de baz
n scopul obinerii unor caracteristici sau dimensiuni dorite. De
obicei, aceste caracteristici se refer la o rezisten ridicat la
diferite forme de coroziune, uzur sau eroziune.
n comparaie cu alte procedee de acoperire sau tratament termic
superficial, ca de exemplu cementarea, grosimea stratului depus
prin ncrcare prin sudare este mult mai mare, n general fiind de
ordinul (3...10) mm.
ncrcarea prin sudarea devine rentabil atunci cnd se remediaz
piese voluminoase care prin alte procedee nu s-ar putea remedia i
deci ar fi necesar scoaterea lor din uz.
Remedierea prin ncrcare a acestor piese prezint avantaje certe
legate de:
economii de materii prime i energie, prin prelungirea duratei de
via a produsului;
posibilitatea de modificare a compoziiei chimice i a
microstructurii stratului depus, acest lucru ducnd la creterea
performanelor n exploatare;
reducerea costurilor de producie.
Realizarea eficient a pieselor ncrcate este condiionat de
cunoaterea i utilizarea judicioas a caracteristicilor specifice
tuturor componentelor folosite la obinerea ansamblului dintre
metalul de baz i cel de adaos.
1.1. DESCRIEREA PRODUSULUI
Tema prezentului proiect se refer la inele de cale ferat de tip
40; 45; 49 conform STAS 2953 80, 2954 80, realizate din mrcile de
oeluri OS 70, OS 90 A i OS 90 B, conform STAS 1900 80, i la
recondiionarea aparatelor de cale (inimi de ncruciare), produse din
mrcile de oeluri menionate.
Inimile de ncruciare reprezint subansamblurile pe care se
ncrucieaz muchiile de rulare ale aparatelor de cale.
Notarea inelor de cale ferat se face conform STAS 2953 80; ina
de cale ferat tip 49 15, i are urmtoarea semnificaie:
in grea de cale ferat;
mas liniar de 49 [kg/m];
profilul tip i lungimea.
inele grele de cale ferat se clasific dup standarde, n dou clase
de calitate:
calitatea I;
calitatea II.
inele de calitatea a II a nu se utilizeaz n linie curent i
direct, respectiv pe liniile de primire i expediere a trenurilor
din staiile de cale ferat.
Inimile aparatelor de cale ferat sunt subansamblurile pe care se
ncrucieaz muchiile de rulare ale aparatelor de cale ferat.
Clasificare:
inim simpl;
inim dubl;
inim cu dou vrfuri;
inim cu trei vrfuri.
Figura 1.1. Inim de ncruciare simpl i dubl . Reprezentare
schematic
1.2. CONDIII TEHNICE
Condiiile tehnice impuse inelor de cale ferat sunt stabilite n
STAS 1900 89.
Prezentul standard stabilete condiiile tehnice generale pe care
trebuie s le ndeplineasc inele de cale ferat cu mas liniar peste 35
[kg/m] laminate din oel. inele se lamineaz pe arje de elaborare
ntr-o singur tran. Dup laminare, rcirea inelor din marca OS 70 se
face pe patul de rcire, iar a inelor din mrcile OS 90 A i OS 9O B n
groapa de rcire. Se admite o singur ndreptare la rece a inelor pe
maina cu role n plan orizontal i n plan vertical. Aceasta operaie
trebuie s se execute fr ocuri. Dup ndreptarea pe maina cu role,
sgeata maxim admis n plan vertical i orizontal trebuie s fie 0,70
mm/1,5 m. La verificare sgeata trebuie s fie ct mai departe de
exteriorul inei de cale ferat.
La recondiionarea prin sudare a defectelor de suprafa a inelor i
pieselor aparatelor de cale, trebuie respectate urmtoarele condiii
tehnice:
rezistena minim la traciune a materialului depus s fie de 700
[N/mm2]; alungirea minim a metalului depus s fie de 14 %; la in
lungirea maxim a suprafeei ncrcate cu cordoane de sudur s fie de
maxim 250 mm i adncime maxim de 10 mm;
pentru inima de ncruciare, lungimea stratului va putea fi de 400
mm cu o adncime de 8 mm;
formele i dimensiunilor inimilor de ncruciare recondiionate vor
corespundedesenelor de execuie si nu trebuie s prezinte deformri n
plan vertical;
suprafeele recondiionate trebuie s fie plane ;
se admite o abatere de max. 1 mm de la planeitate, la controlul
cu o rigl metalic de 0,5 m;
recondiionarea inimilor de ncruciare din linii curente i directe
din staii, se execut n atelier;
duritatea suprafeelor dup recondiionare va fi cuprins ntre 250
350 HB;
dup recondiionarea se face polizarea inelor i aparatelor de cale
n vederea realizrii profilului iniial;
1.3. Defecte care apar n exploatare
inele i piesele aparatelor de cale care vin n contact direct cu
materialul rulant, n timpul exploatrii, pot suferi unele defecte de
suprafa ca: rizuri, exfolieri, etc.
Apariia acestor defecte este determinat de fenomenele complexe
care au loc n timpul rulrii materialului feroviar, la contactul
roat in, datorit presiunii bandajelor, forelor de frecare i frnare.
n aceste condiii pentru a evita scoaterea din uz a cupoanelor de in
sau a prilor componente ale aparatelor de cale, se poate realiza
operaia de recondiionare prin sudare (ncrcare) a acestor
componente.
Prin ncrcare se urmrete realizarea profilului iniial al
reperelor ct i sporirea rezistenei la uzur i oboseal a
acestora.
Prezenta tehnologie nu se aplic inelor de cale ferat
confecionate din oeluri aliate (oeluri manganoase sau nalt aliate)
sau tratate termic. De asemenea nu se vor repara prin acest
procedeu vrfurile de ace cu uzuri sau tirbituri.
Domeniul de temperatur n in la aplicarea acestei tehnologii, la
calea fr joante este ntre + 5 C i temperatura de fixare a
tronsonului (conform regulamentelor interne S. N.C.F.R.).
Defectele de tipul rizurilor i exfolieri, precum i modificrile
de form ale profilului inei n plan orizontal sunt determinate de
urmtoarele cauze:
frnarea de urgen, n parcurs a materialului rulant;
uzura bandajului (locuri plane sau bracuri) materialului
rulant;
modificri ale ecartamentului ca urmare a degradrii
infrastructurii.
1.4. MATERIALUL DE BAZ
Natura materialului, proprietile mecanice i compoziia chimic
sunt conform STAS 1900 89. Prezentul standard stabilete condiiile
tehnice generale de calitate pe care trebuie s le ndeplineasc inele
grele de cale ferat cu masa liniar peste [35 kg/m] , laminate din
oel, utilizate n construcia de ci ferate. Materialul utilizat este
OS 70, OS 90 A i OS 9O B de fabricaie ZENICA Yugoslavia.
1.4.1. COMPOZIIA CHIMIC
Compoziia chimic pe oel lichid este prezentat n tabelul
1.1.:
Tabelul 1.1 Compoziia chimic a oelurilorMarca de oelCompoziia
chimic, [%]
CMnSiP max.S max.
OS 700,40...0,600,80...1,250,05...0,30,060,05
OS 90 A0,60...0,800,80...1,300,10...0,500,040,04
OS 90 B0,55...0,751,30...1,700,10...0,500,040,04
OBSERVAII :
Prin acord ntre pri, limitele valorilor fixate pentru compoziia
chimic pot fi uor modificate n scopul obinerii caracteristicilor
mecanice minime prescrise pentru profilul comandat i n funcie de
procedeul de fabricaie.
Mrcile de oel OS 90 A i OS 90 B se videaz.
Alegerea procedeului de elaborare este la latitudinea
productorului, acesta fiind ns obligat a comunica beneficiarului,
la cerere, procedeul ales.
1.4.2. CARACTERISTICILE MECANICE
Caracteristicile mecanice ale oelurilor sunt prezentate n
tabelul 1.2.
Tabelul 1.2 Caracteristici mecanice ale oelurilorMarca de
oelRezistena
la rupere
la traciune
[N/mm2]Alungirea specific
A5 [%]Rezistena la oc
(nr. de lovituri)
Varianta aVarianta b
OS 70680......8301421
OS 90 A880....10301021
OS 90 B880....10301021
OBSERVAII
Varianta de verificare a rezistenei la oc se stabilete prin
contract.
Epruvetele pentru ncercarea la traciune prelevate din mrcile OS
90 A i OS 90 B pot fi nclzite la 100 C timp de maximum 2 ore.
Verificarea calitii inelor grele de cale ferat se face pe loturi
provenite din una sau mai multe arje de elaborare, laminate ntr-o
singur tran
Verificarea compoziiei chimice se face conform standardelor de
compoziie chimic.
ncercarea la traciune se execut conform STAS 200 87 pe epruvete
cilindrice cu urmtoarele dimensiuni:
d0 = 10 mm; S = 78,5 mm2; Lc = 60 ... 70 mm; L0 = 50 mm.
Probele se decupeaz la rece din ina de la piciorul
lingoului.
1.4.3. COMPORTAREA LA SUDARE
Comportarea la sudare este o noiune care caracterizeaz
aptitudinea unui material de a fi sudabil fr precauii speciale,
printr-un anumit procedeu i pentru un anumit scop.
Comportarea la sudare este influenat de: materialul de baz;
tehnologia de sudare. Materialul de baz influeneaz comportarea
la sudare prin compoziia chimic, structura metalurgic i nsuirile
fizice.
Deoarece oelurile utilizate la realizarea inelor de cale ferat
au un coninut de carbon C > 0,22 % se consider condiionat
sudabile. n aceste condiii pentru obinerea unor suduri de calitate
se recomand urmtoarele masuri tehnologice:
Prenclzirea prin prenclzire se reduc vitezele de rcire i ca
urmare pericolul de durificare. Valoarea temperaturii de prenclzire
se alege n funcie de coninutul de carbon i de procedeul de sudare;
Sudarea cu energie liniar mare aceast msur are efecte asemntoare cu
prenclzirea; Realizarea unui cordon cu plasticitate ridicat se face
prin alegerea convenabil a materialelor de sudare;Comportarea la
sudare este influenat de elementele din compoziia chimic dup cum
urmeaz:
Siliciul este un puternic dezoxidant care influeneaz
caracteristicile mecanice neesenial. Prezena siliciului este un
indiciu c oelul a fost calmat; Manganul mrete rezistena la rupere i
limita de curgere fr a deranja prelucrabilitatea. Acioneaz ca
dezoxidant i leag sulful reducnd pericolul de fisurare la cald;
Fosforul conduce la mrirea rezistenei la rupere i a limitei de
curgere, dar nrutete prelucrabilitatea. Prezena sa mrete
susceptibilitatea la rupere fragil; Sulful prezena n cantiti mari
crete pericolul de fisurare la cald i uureaz prelucrarea prin
achiere.
Datorit coninutului ridicat de carbon, pentru evitarea
fragilizrii materialului se opteaz pentru aplicarea unei prenclziri
la o temperatur de 350 400 C.
Prenclzirea conduce la o uniformizare a cmpului termic respectiv
la reducerea tensiunilor i deformaiilor. De asemenea prenclzirea
favorizeaz procesul de difuzie al hidrogenului i ca urmare,
diminueaz pericolul fragilizrii prin hidrogen.
Valoarea temperaturii de prenclzire se alege din tabelul
tehnologic 1.3.
Tabelul 1.3. Determinarea temperaturii de prenclzire
Coninutul de C [%]Temperatura de prenclzire [C]Grosime minim
[mm]
0,2510050
0,35100 - 25010
0,45150 3005
0,60300 4005
CAPITOLUL 2. PROCEDEE DE RECONDIIONARE PRIN SUDARE
n cadrul temei se opteaz pentru dou procedee:
recondiionare prin sudare cu electrozi nvelii;
recondiionare prin sudare n mediu de gaz protector cu srm
tubular.
2.1. SUDAREA CU ELECTROZI NVELII
Sudarea cu electrozi nvelii este un procedeu manual, operatorul
sudor efectund toate operaiunile necesare realizrii mbinrii sudate.
Avantajele oferite de acest procedeu sunt urmtoarele:
universalitate mare, putndu-se suda aproape toate metalele i
aliajele metalice;
calitatea sudrii este bun;
posibilitatea sudrii n orice poziie; echipamentul de sudare
simplu i uor de ntreinut, nu necesit personal nalt calificat.
Sudarea manual cu electrozi nvelii prezint ns unele dezavantaje
care constau n: productivitatea este sczut;
apar pierderi mari de material;
calitatea sudrii depinde de sudor.
Diluia materialului de baz obinut cu acest procedeu este relativ
mare
Schema procedeului este prezentat n figura 2.1.
Figura 2.1. Sudare cu electrozi nvelii
Arcul electric este amorsat ntre electrodul nvelit i piesa care
se sudeaz. Arcul electric topete materialul de baz i vrful
electrodului formnd baia topit. Aceasta este protejat fa de aciunea
atmosferei prin stratul de zgur lichid i gazele generate de nveliul
electrodului.
Amorsarea procesului de sudare se face prin atingerea
electrodului de pies i retragerea sa la o anumit distan. Sudarea se
face n curent continuu sau alternativ, sursa de curent avnd o
caracteristic cztoare.
Meninerea constant a puterii arcului se face de ctre operatorul
sudor prin sistemul de reglare exterioar,( prin controlul lungimii
arcului).
Dup solidificare, sudura este acoperit cu un strat de zgur care
trebuie ndeprtat integral. La sudarea n mai multe treceri,
rosturile de zgur pot conduce la producerea unor defecte de sudur
(incluziuni de zgur).
2.2. SUDAREA N MEDIU DE GAZ PROTECTOR CU
SRM TUBULAR
Este unul din cele mai recente procedee de sudare, la care
electrodul srm plin a fost nlocuit cu srm tubular. Arcul electric
este amorsat ntre electrodul fuzibil ( srm tubular) i pies. Sudarea
se desfoar ntr-un mediu de gaz protector.
Schema de principiu a procedeului este prezentat n figura
2.2.
Procedeul este foarte productiv deoarece srmele tubulare suport
densiti de curent foarte mari n comparaie cu celelalte materiale de
adaos (120...180 A/mm2). Protecia bii metalice este foarte bun
datorit jetului de gaz ce nconjoar srma tubular la ieirea din
pistolet. Calitatea i forma mbinrii sudate sunt foarte bune.
Controlul arcului electric la sudare se realizeaz prin mecanismul
de autoreglare (reglare intern) viteza de avans a srmei fiind
constant. n cazul srmelor tubulare procedeul are o variant de
sudare fr gaz de protecie, protejarea bii metalice fiind realizat
de fluxul din interiorul srmei.
n acest caz srmele utilizate poart denumirea de srme cu
autoprotecie.
Procedeul se poate folosi n varianta semi-mecanizat i mecanizat.
Sudarea se realizeaz n curent continuu, polaritate invers, sursa de
sudare avnd o caracteristic extern rigid. Are un grad nalt de
universalitate, att din punct de vedere al materialelor sudabile ct
i al poziiilor de sudare.
Figura 2.2. Sudare n mediu de gaz protector
n funcie de diametrul srmei rata depunerii este foarte mare, ea
putnd ajunge la circa 10 kg/h. Procedeul are ns o flexibilitate mai
redus dect sudarea cu electrozi nvelii, pentru efectuarea sudrii
fiind necesare un spaiu de acces mai mare. Utilajul de sudare este
mai complicat i ca atare mai scump. Efectuarea sudrii n aer liber,
n condiii de cureni de aer (vnt) este ngreunat de deteriorarea
nivelului de protecie al materialului topit.
Pentru sudare se utilizeaz ca materiale: srma de sudare i gazul
de protecie.Capitolul 3. TEHNOLOGII DE RECONDIIONARE PRIN
SUDARE
3.1. PREGTIREA PENTRU SUDARE
O condiie esenial n obinerea unei mbinri sudate de calitate o
constituie pregtirea corespunztoare a componentelor de sudare.
Acest lucru se refer la alegerea suprafeelor componente i la
elaborarea tehnologiilor de sudare.
3.1.1. PREGTIREA SUPRAFEELOR DE NCRCAT
Pregtirea pieselor pentru ncrcare se face parcurgnd trei etape
obligatorii:
curirea extern a pieselor, astfel ca suprafeele lor s nu mai aib
nici o urm de impuriti( uleiuri, vaselin, rugin, etc.) depuse n
timpul exploatrii lor;
ndeprtarea poriunii defecte (scoaterea fisurilor, porilor i
incluziunilor) i eliminarea concentratorilor de tensiune (crestturi
sau schimbri brute de seciune) prin racordri bine alese.
poziionarea pieselor pentru sudare i asigurarea condiiilor
termice corespunztoare materialului de baz
Sudarea se face cu procedeul i tehnologia potrivit recondiionrii
sau ncrcrii compatibile cu materialul de baz i cu grosimea pieselor
operate. Alegerea materialului de adaos se realizeaz n conformitate
cu: performanele ce se ateapt de la piesa care a fost
recondiionat;
procedeul de ncrcare ales;
natura solicitrilor care a determinat uzura.
inele i piesele aparatelor de cale care vin n contact direct cu
materialul rulant, n timpul exploatrii sufer o serie de defecte de
suprafa cum ar fi: rizuri;
exfolieri; defecte determinate de patinarea roilor, etc.
n cadrul pregtirii componentelor pentru ncrcare, la
recondiionarea inelor se realizeaz polizarea zonelor cu defect n
vederea obinerii unor suprafee cu racordri ct mai line spre
materialul sntos, evitndu-se concentratorii de tensiune. Se
recomand un control ultrasonic al piesei de reparat i un control cu
lupa, de ctre organul C.T.C.
Recondiionarea inimilor de ncruciare prin sudur n arc electric
se execut pe ct posibil n atelier, inima fiind scoas din cale. La
recondiionarea n cale se vor lua msuri, ca n timpul execuiei, inima
s fie la adpost de curenii de aer sau intemperii. Dup montarea
inimii ncruciare pe stand se execut curirea brut a suprafeelor
uzate cu racheta i peria de srm, apoi curirea complet a urmelor de
murdrie cu flacr oxiacetilenic urmat de ndeprtarea cu peria de srm
a resturilor. Se nclzesc cu flacra oxiacetilenic, pn la rou
deschis, bavurile de pe vntul i aripile inimii i se taie mecanic.
Prin nclzirea la rou deschis (a zonelor de recondiionat) se
depisteaz uor, n afara bavurilor, eventualele achii de material
nedesprinse, precum i muchiile eventualelor fisuri, prin culoarea
diferit (galben deschis) pe care o capt muchiile acestora. Se cur
cu polizorul suprafeele de recondiionat i muchiile acestora, att pe
vrf ct i pe aripile inimii. nainte de sudur, suprafeele de
recondiionat vor fi terse cu bumbac uscat nlturndu-se orice urm de
impuriti. Curirea incomplet compromite calitatea sudurii prin
apariia de sulfuri sau incluziuni n stratul de metal depus.
Suprafeele de recondiionat, vor fi prelucrate n suprafee uniforme,
pe ct posibil plane, uor pierdute spre capete.
3.1.2. ALEGEREA MATERIALELOR DE ADAOS
Alegerea materialului de adaos se face n funcie de compoziia
chimic i caracteristicile mecanice ale metalului de baz,
temperatura de exploatare, nivelul solicitrilor, riscul de
fisurabilitate a custurii, grosimea materialului, poziia de sudare
etc.
Prezentul proiect recomand la recondiionarea prin ncrcare a
inelor i aparatelor de cale folosirea a dou procedee de
ncrcare;
recondiionarea prin sudare cu electrozi nvelii, n cazul inelor i
aparatelor de cale reparate n linie curent sau staie;
recondiionarea prin sudare n mediu de gaz protector cu srm
tubular, n cazul reparaiilor executate n atelier sau pe antier.
3.1.2.1. MATERIAL DE ADAOS PENTRU SUDAREA CU
ELECTROZI NVELII
La alegerea materialului de adaos se ine cont de corelaia dintre
compoziia chimic i caracteristicile mecanice ale materialului de
baz (oelul din in) i cele ale materialului de aport.
Se recomand folosirea urmtoarelor tipuri de electrozi nvelii :
E. I 25 B i E.I 4O B.
ELECTRODUL E.I. 25 B.
Simbolizarea acestuia conform STAS 1125/6- 90 este EH 1 , CO 2,
Cr. 1, 250.B.2.O. Simbolizarea tipurilor de electrozi din grupa V
se face prin grupul de litere EH urmate de cifre care indic grupa
de aliere. E I 25 B este un electrod bazic prin nveli. Metalul
depus este slab sau mediu aliat avnd C = max. 0,4 %. Compoziia
chimic a metalului depus prin sudare este prezentat n tabelul
3.1:
Tabelul 3.1. Compoziia chimic a metalului depus
C % Mn %Si %Cr %
0,151,60,31,0
Duritatea medie a metalului depus 25 37 HRC. Duritatea depunerii
nu variaz semnificativ cu numrul de straturi. Comportarea la sudare
este specific electrozilor cu nveli bazic, arcul este stabil,
topirea se face n picturi mari. Ptrunderea medie la sudare ( 4 mm)
este de 1,5 mm. Metalul depus este prelucrabil prin achiere, fr
tratament termic. nainte de utilizare electrozii se vor usca n mod
obligatoriu timp de 2 ore la 250 300 C .
La ncrcarea oelurilor greu sudabile sau a pieselor cu grosimi
foarte mici, se recomand prenclzirea n vederea prevenirii
fisurrii.
ELECTRODUL EI 40 B
Simbolizarea acestuia conform STAS 1125/6-90 este EHI CO 2.
Cr.2. 400 B.20. EI 40 B este un electrod bazic pentru ncrcarea prin
sudare, aliat prin nveli i aparine grupei l de aliere. Compoziia
chimic informativ a metalului depus prin sudare este prezentat n
tabelul 3.2:
Tabelul 3.2. Compoziia chimic a metalului depus.
C % Si %Mn %Cr %
0,20,62,01,7
Comportarea la sudare este specific electrozilor cu nveli bazic
,arcul este stabil, topirea se face n picturi mari. Metalul depus
atinge duritatea normal pe stratul 2.
Duritatea medie a metalului depus pe diferite straturi este
prezentat n tabelul 3.3:
Tabelul 3.3. Duritatea medie a metalului depus pe diferite
straturi.
STRATUL
DURITATEA123
HRC
HB30
30040
39042
405
Ptrunderea medie la sudare ( 4 mm) este de 2,0 mm. Durabilitatea
la uzare abraziv este redus. Se sudeaz n toate poziiile exceptnd
poziia vertical descendent, utiliznd curent continuu. nainte de
utilizare electrozii se vor usca n mod obligatoriu timp de 2 ore la
250 300 C. La ncrcarea oelurilor greu sudabile sau a pieselor cu
grosimi mari se recomand prenclzirea acestora la 150 250 C n
vederea prevenirii fisurrii. Metalul depus se prelucreaz prin
achiere.
3.2.1. NCRCAREA CU ELECTROZI NVELII
Acest procedeu se aplic la remanierea defectelor din in atunci
cnd recondiionarea se face la faa locului, n linie curent sau n
staiile de cale ferat.
Parametri de sudare ce sunt necesari a fi calculai sunt :
diametrul electrodului;
curentul de sudare;
tensiunea arcului;
numrul de treceri;
viteza de sudare;
energia liniar
Tehnologia prezentat folosete electrodul EI 25 B.
DIAMETRUL ELECTRODULUI ncrcarea se face cu electrozi de
diametrul =4 mm i =5 mm n funcie de nlimea rostului.
n urma polizrii zonei cu defect se obin diferite tipuri de
rosturi. Pentru un defect lateral, n urma prelucrrii mecanice se
obine un rost ca cel din figura 3.1.
Figura 3.1. Rost pentru ncrcare
Aria rostului se calculeaz astfel :
Ar = = 250 mm2
Aria custurii se va calcula cu relaia :
Ac = ( 1,1 1,4 ) ArAc = 1,2 * Ar = 300 mm2
Numrul de treceri :
nt =
At - aria trecerilor de umplere a rostului :
At = 20 . 40 mm2nt = = 10 treceri
Dispunerea trecerilor n rost se face ca n figura 3.2 :
Figura 3.2. Dispunerea trecerilor n rostncrcarea se face pn cnd
se obine o supranlare de 1...1,5 mm, care se prelucreaz mecanic
ulterior.CURENTUL DE SUDARE
folosind densitatea de curent J:
Is=
de diametrul electrodului
J densitatea de curent
J =12 ... 18 A/mm2Is ==163,36 A
pentru de = 4 mm
Is==255,25 A
pentru de = 5 mm
folosind relaiile statistice
Is = (20 + 6de)dede diametrul electrodului
Is=(20+64)4=166 A
pentru de = 4 mm
Is=(20+65)5=250 A
pentru de = 5 mm
innd cont de recomandrile productorilor alegem :
Is=15010 A
pentru de= 4 mm
Is=21010 A
pentru de= 5 mm
Felul i polaritatea curentului sunt cele recomandate de
productor, adic curent continuu cu pol pozitiv la electrod.
TENSIUNEA ARCULUI
se calculeaz cu relaia :
Us = 16 + 0,05Is
Us = 16 + 0,05150;
Us = 23,5 V
Us = 16 + 0,05210;
Us = 26,5 V
Se alege
Us = 241 V
pentru de= 4 mm
Us = 271 V
pentru de= 5 mm
VITEZA DE SUDARE
folosind coeficientul de umplere
Vs=
EMBED Equation.3
- coeficient de depunere
= 8,5 [gr/Ah]
valoare recomandat de literatura de specialitate pentru de= 4
mm
- densitatea materialului
= 7,8 [gr/cm3]
Is curentul de sudare
Atr aria trecerii
Vs == 20,95 [cm/min]
Vs == 19,45 [cm/min]
unde :
=8,67 [gr/Ah]
pentru de=5 mm
Se recomand :
Vs= 21(1....2) [cm/min]
pentru de= 4 mm
Vs= 19(1....2) [cm/min]
pentru de= 5 mm
ENERGIA LINIAR
se calculeaz cu relaia
El =
Ua tensiunea arcului [V]
Is curentul de sudare [A]
Vs viteza de sudare [cm/min]
El == 10288 [J/cm]
pentru de= 4 mm
El==17905 [J/cm]
pentru de= 5 mm
Parametri tehnologici de sudare sunt prezentai n tabelul 3.5
Tabelul 3.5. Parametri tehnologici de sudare
Diametrul
electrodului
[mm]Curent
de sudare
[A]Tensiunea
pentru arc
[V]Viteza
de sudare
[cm/min]Energia
liniar
[J/cm]
415024 ... 252110286
521027... 281917905
Pentru prevenirea fisurrii nainte de nceperea operaiei de
ncrcare se aplic un tratament termic de prenclzire.
MODUL OPERATOR
n vederea asigurrii calitii metalului depus prin sudare este
necesar respectarea unor condiii de aplicare a procedeului de
sudare dup cum urmeaz:
se prenclzete zona supus ncrcrii utiliznd arztoare
oxiacetilenice sau cu propan. Operaia se efectueaz pn cnd organul
C.T.C. va nregistra temperatura piesei de reparat de 350 400 C
msurat la 20 30 mm de la captul zonei de ncrcare, pe suprafaa de
rulare;
n timpul operaiilor pregtitoare, electrozii se vor calcina
ntr-un cuptor, timp de doua ore, la temperatura de 250 300 C. n
timpul lucrului electrozii se pstreaz calzi la 40 60 C n cutii
termoizolante;
amorsarea fiecrui electrod se face numai pe plac metalic de
amorsare;
cordoanele de sudur se vor aplica folosind un arc scurt (
lungimea arcului 2 2,5 mm) ;
ordinea de depunere a cordoanelor este prezentat n figura
3.2;
fiecare cordon i strat se vor ciocni;
dup fiecare strat se face un control cu lupta;
n cazul n care se observ goluri n zona de amorsare i stingere a
arcului acestea se vor poliza pn la curirea complet;
dup fiecare ntrerupere a procesului de sudare se verific
temperatura piesei de sudat (mai mare de 350 C);
se continu operaia de ncrcare pn cnd se obine profilul capului
inei;
dup efectuarea operaiilor de ncrcare se face protejarea zonelor
folosind cutii de tabl cu azbest) timp de 45 ... 60 minute; atenie
deosebit trebuie acordat amorsrii arcului electric i zonelor de
nceput i sfrit de cordon;
la terminarea depunerii se efectueaz o deplasare de cca. 5...8
mm n sensul contrar ncrcrii.La ncrcarea inimilor tehnologia este
identic cu urmtoarele observaii :
inimile i aripile vor fi ncrcate pe poriuni de l50 50 mm pentru
a se menine temperatura de prenclzire;
se ncarc mai nti aripile i apoi vrful inimii;
la inimile de ncruciare prenclzirea se face pe zone de 150 50 mm
pornind de la suprafeele mai subiri spre cele mai groase.
La alegerea echipamentelor de sudare i a dispozitivelor necesare
se va ine cont de tipurile de procedee folosite la remediere,
precum i de parametrii tehnologici de sudare specifici fiecrui
procedeu.
4.1. ECHIPAMENTE NECESARE PROCEDEULUI DE SUDARE CU ELECTROZI
NVELII
Pentru procedeul de sudare cu electrozi nvelii echipamentele
necesare sunt:
surs de sudare;
cabluri electrice;
portelectrod.
4.1.1. SURSA DE SUDARE
Ca surs de sudare se recomand redresorul RSA 500 . Redresorul
este utilizat ca surs de curent continuu pentru sudarea manual cu
electrozi nvelii avnd diametre cuprinse ntre 2 i 6 mm.
Caracteristicile tehnice ale redresorului sunt:
tensiunea de alimentare : 3 x 380 V la o frecven de 50 Hz;
curentul nominal absorbit : 59 A;
curentul de sudare nominal : 500 A, la DA = 60%;
curentul minim de sudare : 50 A;
tensiunea de mers n gol : 76 V;
rcirea forat cu aer, sensul ventilaiei de la transformator la
redresor;
greutate aproximativ : 470 kg.
La legarea n reea se va avea grij ca sensul curentului aerului
de rcire s fie de la transformator spre puntea redresoare, n caz
contrar obinndu-se numai curentul minim de sudare (50 A).
Caracteristica extern a redresorului pentru curentul minim i
maxim este prevzut n figura 4.1.
Figura 4.1. Caracteristica extern a redresorului RSA 500
4.1.2. CABLURI DE SUDARE
Pentru a stabili diametrul cablurilor se pornete de la
densitatea de curent admisibil J = 5 ... 10 A / mm2. Curentul de
sudare maxim necesar este de 250 A. n aceste condiii aria seciunii
se calculeaz cu relaia:
Ac =
Ac = = 31,25 mm2diametrul cablului este :
de min = = 6,30 mm
Se alege un cablu din cupru cu diametrul minim de 6 mm.
capitolul 5. CONTROLUL TEHNIC DE CALITATE
La realizarea mbinrilor sudate, controlul calitii acestora
reprezint una din fazele eseniale ale procesului tehnologic de
fabricaie sau remediere.
Asigurarea calitii produselor este riguros condiionat de
aplicarea unor metode i tehnologii moderne de control i testare pe
toat durata execuiei produsului.
5.1. DEFECTE POSIBILE N CUSTURA SUDAT
Dup localizare, defectele mbinrii sudate se clasific n
I. defecte interne;
II. defecte de suprafa i de form.
Defectele interne sunt cele cuprinse integral sau parial pe
seciunea mbinrii sudate. n funcie de form ele pot fi grupate n
:
I.1. defecte volumice;
I.2. defecte plane
Dintre defectele interne volumice ce pot apare n cursul
procesului de solidificare a sudurii amintim :
I.1.a. incluziuni de zgur sau metalice;
I.1.b. incluziuni de gaze( pori, sufluri).
Incluziuni de zgur sau metalice reprezint corpuri strine
ncorporate n masa metalului depus sub form micro sau macroscopic.
Exist mai multe tipuri de asemenea incluziuni i anume:
incluziuni de zgur;
incluziuni de flux;
incluziuni de oxid;
pelicule de oxid;
particule de metal strin( W, CV, etc.).
Cauzele apariiei incluziunilor solide sunt urmtoarele;
forma necorespunztoare a rostului;
mnuirea incorect a electrodului;
curirea incorect a muchiilor rostului;
curirea necorespunztoare a zgurii ntre dou treceri;
utilizarea unui regim de sudare necorespunztor, care provoac
formarea unei bi de metal topit de dimensiuni prea mari;
electrod necorespunztor, zgura are densitate mare i nu are
tendina de ridicare la suprafa;
aezarea incorect a straturilor i a rndurilor de sudur.
Figura 5.1. Incluziuni solide
Porii apar n mbinare prin degajare de gaze ( N2, O2, H2) n
timpul procesului de rcire datorit scderii solubilitii acestor
elemente n mas metalic i prinderea lor n metalul depus.
Principalele tipuri de incluziuni de gaze sunt:
pori de form sferoidal;
pori de form alungit;
pori de form tubular;
pori de suprafa.
Cauzele care conduc la apariia porilor n custurile sudate
sunt:
umiditatea mare a materialului de adaos;
umiditatea mare a elementelor care se sudeaz n zona rostului i n
zonele adiacente;
excesul de sulf din materialul de adaos sau din materialul de
baz;
strat depus de grosime prea mare;
temperatura sczut a aerului;
lipsa unor elemente dezoxidante din baia metalic;
impuritile coninute n gazul de protecie;
utilizarea unor regimuri de sudare necorespunztoare ( arc lung,
vitez mare de sudare, sau baia de metal topit are un volum prea
mare).
Figura 5.2. Incluziuni de gaze
Defectele interne plane sunt generate de cauze multiple,
condiionate de procedeul de sudare. n cazul recondiionrii prin
ncrcare pot apare urmtoarele tipuri de defecte plane;
I.2.a. fisuri,
I.2.b. lips de ptrundere;
II.2.c. lips de topire lateral sau ntre straturi;
Fisura este considerat cel mai grav defect al mbinrilor sudate.
Ea se poate produce fie n timpul sudrii (fisur la cald) , fie dup
rcirea mbinrii sudate (fisur la rece) datorit pierderii locale a
plasticitii ca urmare a fragilizrii materialului, fie n cursul
rcirii sau a tratamentului termic.
Fisurile pot fi:
longitudinale;
transversale;
stelate;
de crater;
n reea;
ramificate.
Cauzele apariiei acestor defecte sunt:
materiale de baz care au o comportare nesatisfctoare la sudare
sau care au defecte de fabricaie;
alegerea greit a materialelor de adaos;
coninutul mare de sulf sau fosfor n baia de metal;
sudarea la temperaturi sczute a materialelor de baz susceptibile
la fisurare;
alegerea necorespunztoare a regimului de sudare;
formarea unor tensiuni remanente mari datorit tehnologiei
necorespunztoare;
aplicarea unui tratament termic necorespunztor.
Figura 5.3. Tipuri de fisuri
Lipsa de topire semnific lipsa de legtur ntre metalul de baz,
sau dintre straturile succesive ale custurilor. Cauzele apariiei
lipsei de topire sunt:
curent de sudare prea mic;
viteza de sudare prea mare;
curirea insuficient a suprafeei ce urmeaz a se ncrcare.
Defectele de form i suprafa sunt:
cresttur marginal;
suprafa neregulat;
stropi.
Aceste defecte se pot evidenia att prin control vizual ct i prin
control radiografic.
5.2. METODE DE CONTROL NEDISTRUCTIV
Scopul controlului nedistructiv este acela de a decela rapid
defectele, de a le determina natura, orientarea, poziia i cauzele
apariiei lor i de a emite decizii de acceptare remediere sau
refuzare a piesei n concordan cu criteriile de admisibilitate
prescrise.
Utilizarea tot mai frecvent i pe o scar ct mai larg a
controlului nedistructiv are ca principal argument eficiena
economic ce rezult din urmtoarele:
reducerea cheltuielilor materiale i a timpului de control;
micorarea numrului de rebuturi;
mrirea productivitii muncii;
Eficiena controlului nedistructiv este influenat n mare msur de
volumul produciei, respectiv forma i accesibilitatea
produsului.
Principalele metode de control nedistructiv aplicabile n cazul
recondiionrii inelor i inimilor de ncruciare sunt:
control vizual;
controlul cu lichide penetrante;
controlul cu ultrasunete.
5.2.1. CONTROLUL VIZUAL
Controlul vizual trebuie orientat asupra formei depunerii, a
curburii suprafeei, asupra trecerii de la metalul depus la metalul
de baz, asupra nlrii i diferenelor de grosime.
Defectele evideniate pe suprafaa depunerii n urma controlului
vizual se grupeaz n urmtoarele:
defecte neadmise;
defecte admise condiionat.
Dintre defectele neadmise fac parte fisurile, suprafeele cu pori
grupai, scurgeri de material topit i defecte de racordare.
Defectele admise condiionat au la baz criteriul claselor de
execuie, respectiv al claselor de calitate, i anume:
suflurile se admit n general dac sunt izolate i nu depesc 2...3
mm i ca extindere 2% din suprafaa mbinrii pe orice lungime de 150
mm;
stropii de material nu se admit dect dac sunt izolai;
cresttura marginal sau ntre rnduri nu se admite n prima clas de
calitate.
Controlul vizual trebuie s asigure i controlul suprafeelor
naintea ncrcrii, pentru a detecta eventualele defecte ale
piesei
5.2.2. CONTROLUL CU LICHIDE PENETRANTE
Controlul cu lichide penetrante puse n eviden orice defect
deschis de suprafa. Metoda este productiv, ieftin, i uor de
folosit. Controlul cu lichide penetrante const n aplicarea pe
suprafaa de controlat a unui lichid cu bune nsuiri de penetrare
(viscozitate i tensiuni superficiale sczute) n discontinuitile
superficiale i evidenierea acestora prin contrast dup aplicarea
unui developant.
Relevante pentru controlul cu lichide penetrante sunt fisurile
de suprafa, greu de detectat la controlul vizual.
Indiferent de tipul penetrantului sau developantului utilizat,
controlul cu lichide penetrante comport urmtoarele etape:
pregtirea suprafeei ;
aplicarea penetrantului;
ndeprtarea excesului de penetrant;
aplicarea revelatorului;
examinarea suprafeei cu o lamp de lumin prevzut cu lup de
examinare i interpretarea rezultatelor.
n vederea controlului cu lichide penetrante suprafaa depunerii
trebuie s fie uscat, curat de oxizi, grsimi i alte impuriti ce ar
putea determina indicaii false. Curirea se face prin splarea cu jet
de ap pentru ndeprtarea impuritilor mecanice i splarea cu soluii
pentru ndeprtarea impuritilor organice.
Penetrantul se va aplica prin pulverizare, temperatura suprafeei
depunerii trebuie meninut la cca. 5 ... 15 C, iar timpul de
penetrare este de circa 10...20 minute, n funcie de penetrantul
utilizat. Dup expirarea timpului de penetrare se face ndeprtarea
excesului de penetrant cu ap sau solvent organic, apoi se usuc din
nou suprafaa.
Developantul se aplic tot prin pulverizare, ntr-un strat ct mai
fin i uniform i se las cca. 5 minute. Dup developare se examineaz
suprafaa, marcndu-se locurile cu defecte de suprafa.
La controlul cu lichide penetrante se va utiliza solventul
DEROGRES, penetrantul colorat solubil n ap DEROPEN, i developantul
DERODEN, toate aceste produse fiind de producie indigen.
Figura 5.4. Etapele controlului cu lichide penetrante
5.2.3. CONTROLUL CU ULTRASUNETE
Controlul cu ultrasunete se preteaz cel mai bine la controlul
suprafeelor placate. Defectele care se produc la ncrcarea prin
sudare se situeaz n zona de fuziune dintre stratul depus i
materialul de baz. Undele ultrasonice se propag n cele dou
materiale i se reflect fie de pe suprafaa posterioar a piesei fie
de pe suprafaa defectului, semnalndu-i prezena pe ecranul tubului
catodic al aparatului.
Se recomand folosirea defectoscopului portabil de tip USM MT
conectnd palpatorul miniatural MSEB4H cu dublu cristal.
Figura 5.5. Schem de control ultrasonic
Controlul ultrasonic presupune parcurgerea urmtoarelor
etape:
reglarea bazei de timp sau a scalei distanelor;
reglarea sensibilitii de lucru sau a amplificrii;
controlul propriu zis;
interpretarea defectelor detectate.
5.3. METODE DE CONTROL DISTRUCTIV
ncercrile distructive convenionale ale mbinrilor sudate implic
un complex de ncercri mecanice tehnologice i de rezisten urmrind
determinarea caracteristicilor convenionale de rezisten i
tehnologice.
Controlul distructiv, deoarece implic un cost mai ridicat din
punct de vedere al manoperei de execuie i o discontinuitate n
aplicare, trebuie considerat complementar controlului nedistructiv,
un rezultat complet privind calitatea sudurii furnizndu-se numai
dup o analiz global a rezultatelor prin aplicarea celor dou metode
de control.
n vederea verificrii tehnologiei elaborate se consider necesare
i suficiente efectuarea urmtoarelor controale distructive:
determinarea compoziiei chimice;
determinarea duritii metalului depus;
5.3.1. ANALIZA CHIMIC
Pentru analiza chimic a metalului depus se vor preleva din
epruvete mici cantiti de metal. Prelevarea se face prin achiere (
gurire), rezultnd panul necesar analizei. Zonele de prelevare vor
fi cele din ZIT, linia de fuziune dintre materialul de baz i cel de
adaos i cele din materialul depus.
Analiza va urmri determinarea compoziiei chimice a materialului
de baz, a zonei de trecere i a materialului de baz, a zonei de
trecere i a materialului depus. O atenie deosebit se va atribui
compoziiei chimice a acestuia din urm pentru determinarea
modificrilor de compoziie chimic ce au loc datorit elementelor de
aliere ale srmei electrod.
5.3.2. DETERMINAREA DURITII
Prin duritate, din punct de vedere tehnic, se nelege, n general,
proprietatea pe care o are un material de a se opune tendinei de
distrugere a straturilor superficiale, de ctre un alt corp mai dur,
care este apsat pe suprafaa lui. Determinrile de duritate au un
caracter convenional i furnizeaz anumite date privind
deformabilitatea materialului.n principiu determinarea duritii se
efectueaz cu ajutorul unei maini care realizeaz o anumit sarcin sau
energie asupra unui penetrator de o duritate mai mare dect a
materialului de ncercat.
NCERCAREA DE DURITATE BRINELL
Pentru ncercarea de duritate Brinell, penetratorul este o bil
care este presat un anumit timp pe suprafaa lustruit a piesei de
ncercat. Dup descrcarea penetratorului, pe suprafaa piesei rmne o
urm cu contur circular. Diametrul acestei urme se msoar pe cale
optic.
Duritatea Brinell , simbolizat HB, se exprim prin raportul
dintre sarcina aplicat penetratorului i aria calotei sferice
imprimat de bil pe suprafaa piesei.
Figura 5.6. Schema de determinare a duritii Brinell.
Prezentul proiect recomand, pentru determinarea duritii, un
aparat de tip ciocan POLDI.
Din punct de vedere al rezistenei la uzur prezint interes i
determinarea carburilor metalice care apar datorit alierii pe care
o face srma electrod.
_1012581506.unknown
_1012583269.unknown
_1012583816.unknown
_1017220901.unknown
_1018118044.unknown
_1171964324.unknown
_1017220959.unknown
_1017221323.unknown
_1017145806.unknown
_1017146204.unknown
_1012584088.unknown
_1017142195.unknown
_1012583965.unknown
_1012583415.unknown
_1012583602.unknown
_1012583349.unknown
_1012582629.unknown
_1012582704.unknown
_1012582957.unknown
_1012583244.unknown
_1012582841.unknown
_1012581685.unknown
_1012582278.unknown
_1012582546.unknown
_1012581640.unknown
_1012581328.unknown
_1012581347.unknown
_1012581088.unknown
_1012581240.unknown
_1012580952.unknown