Imbinari sudate

Imbinari sudate

1 Clasificarea imbinarilor sudate

Clasificarea imbinarilor sudate se poate face dupa mai multe criterii. Printre acestea, cele mai importante sunt urmatoarele:

a)    dupa pozitia in spatiu a imbinarii in momentul sudarii;

b)  dupa pozitia reciproca a elementelor imbinate.

Dupa primul criteriul, imbinarile sudate se clasifica in (fig. 1):

Cusatura orizontala sau orizontala in jgheab;

Cusatura orizontala pe plan inclinat sau orizontala cu un perete vertical;

Cusatura orizontala pe perete vertical sau orizontala cu pereti inclinati;

Cusatura in cornisa;

Cusatura de plafon sau peste cap;

Cusatura verticala - de jos in sus (ascendenta);

- de sus in jos (descendenta).

Figura 1. Tipuri de imbinari dupa pozitia in spatiu in momentul sudarii.

1 - orizontala (orizontala in jgheab); 2 - orizontala pe plan inclinat (orizontala cu un perete vertical); 3 - orizontala pe perete vertical(orizontala cu pereti inclinati); 4 - in cornisa; 5 - de plafon; 6 - verticala (ascendenta, descendenta).

Dupa cel de-al doilea criteriu, imbinarile sudate se clasifica in:

Imbinari cap la cap:

unilaterale sau bilaterale;

cu sau fara prelucrarea marginilor.

2. Imbinari de colt;

3. Imbinari in gauri.

2. Imbinari cap la cap

Elementele geometrice ale cordonului

Forma cordonului de sudura depinde de mai multi factori, in special la sudarea manuala unde intervine si calificarea operatorului sudor. Forma cordonului, laimbinarea cap la cap, este prezentata in figura 2.

Figura 2. Elementele geometrice ale imbinarii cap la cap.

Pe masura ce se topeste electrodul, se topeste si metalul de baza, care participa la formarea cordonului. Cantitatea de metal de baza, ce intra in fuziune, respectiv adancimea pana la care patrunde arcul electric, depinde de intensitatea curentului de sudare. De aceea, la sudarea manuala, care se face cu intensitati mici, adancimea de patrundere H este limitata. Experimental s-a stabilit, pentru sudarea manuala cap la cap fara tesirea marginilor, ca adancimea de patrundere maxima este de H_max = 5mm. Din aceste motive, tablele cu grosimi mici s < 4mm, pot fi sudate pe o singura parte, iar la grosimi s = (..8)mm tablele se sudeaza pe ambele parti, fara tesirea marginilor. Pentru grosimi mai mari muchiile se tesesc, iar rostul b va fi mai mare. Latimea cordonului are valoarea E = (..15)mm, iar raportul Y = E/H ia valori cuprinse intre (28). raport ce poarta numele de coeficient de forma al cordonului. Cordonul de sudura este caracterizat, in afara marimilor prezentate mai sus, si de suprainaltarea h < 0,1 s (valoare recomandata).

. Prelucrarea marginilor la imbinarile cap la cap

Forma marginilor pieselor supuse sudarii depinde de grosimea materialului si de procedeul folosit pentru sudare. in general, la sudarea grosimilor mari apare pericolul scurgerii metalului topit in partea opusa cordonului, datorita cantitatii mari de metal din baia de sudura si datorita rostului mai mare al imbinarii. in acest caz este necesara adoptarea unor masuri pentru sustinerea baii de metal topit. Sudarea intr-un singur strat, fara prelucrare, necesita masuri riguroase pentru pregatirea si pozitionarea tablelor, pentru a asigura un rost cat mai constant. Din acest motiv, in practica, se recurge adesea la sudarea in mai multe straturi, cu prelucrarea marginilor. Pregatirea marginilor se realizeaza in urmatoarele sapte moduri (fig. 3):

1) 1/2 V; s = (..25)mm; 2) V; s = (..25)mm ; 3) K; s = (1 240)mm;.   a = 50°;b.c = f(s). a b,c = f(s). a = 50°; b,c = f(s).

4)1/2U; s = (1260)mm; 5) X; s = (1260)mm; 6)U; s = (2060)mm

a b,c = f(s) a = 60°; b,c = f(s)   a=10°; b,c = f(s).

7)2U;s = (3060)mm; a=10 ;b,c = f(s).

Figura 3. Prelucrarea marginilor la imbinarile cap la cap.

Geometria marginilor asigura conditiile necesare pentru patrunderea cordonului la radacina cusaturii. In cazul tesirii cu un unghi a, prea mic, nu exista posibilitatea realizarii radacinii, dupa cum se observa in figura 4 (cazul a), spre deosebire de cazul b, la care tesirea s-a executat corespunzator.

a)  b)

Figura Patrunderea cordonului in functie de unghiul de prelucrare a marginilor.

Prelucrarile pentru sudarea manuala sunt reglementate prin STAS 8456-69. Principalele tipuri de prelucrare prezentate se pot aplica intr-o gama larga de grosimi ale materialului. Pentru aceeasi grosime se pot adopta moduri de tesire diferite. Alegerea modului de tesire se va realiza in urma unui studiu asupra economicitatii sudarii, in asa fel incat sa se consume o cantitate cat mai mica de metal de adaos, deci si o cantitate minima de energie, iar sudura sa rezulte cu o penetratie suficienta.

Daca se face un calcul al masei de metal de adaos, pentru o gama de grosimi si pentru diferite moduri de prelucrare a marginilor, se poate trasa diagrama prezentatain figura

Figura Consumul de metal de adaos in functie de grosimea tablelor si de modul de prelucrare a marginilor.

Din analiza acestei diagrame, rezulta ca pentru grosimi s< 25mm este mai convenabila prelucrarea in V decat prelucrarea1/2 V, iar pentru grosimi s > 20mm, cea mai economica este prelucrarea in X, urmand prelucrarile in forma de U si K.

Trebuie subliniat, insa, faptul ca prelucrarile in V, X si U trebuie realizate pentru ambele margini, ceea ce conduce la cresterea consumului de manopera si energie la prelucrare. Deci, adoptarea modului de prelucrare a marginilor se va face analizand ambii factori.

In ceea ce priveste sudarea cap la cap a tablelor cu grosimi diferite, tabla mai groasa trebuie tesita pe o anumita latime, daca diferenta de grosime depaseste valoarea admisa (tabelul 1).

Tabelul 9.1 Diferenta de grosime admisibila de la care este necesara tesirea.

Tesirea poate fi facuta si pe ambele parti, dar in constructia de nave nu se poate face decat pe partea opusa celei pe care se sudeaza osatura (fig. 6).

Figura  6. Tesirea marginii in cazul diferentelor mari de grosime.

In ceea ce priveste sudarea automata, trebuie mentionat faptul ca prelucrarea muchiilor este necesara la grosimi mai mari de 14 mm, deoarece la acest procedeu de sudura adancimea de patrundere este mai mare. in acest caz, prelucrarile sunt in principiu de aceeasi forma ca la sudarea manuala, diferind doar unele valori pentru a, b si c, cat si gamele de grosimi la care se recomanda fiecare prelucrare.

Ca observatie generala, trebuie mentionat faptul ca unghiul a este ai mic la toate prelucrarile, iar pragul c este mai mare. in ceea ce priveste rostul b, acesta este in general acelasi ca la sudarea manuala. Consumul de metal depus va fi in consecinta mai mic pentru aceeasi imbinare sudata automat.

3 Imbinari de colt

Aceste imbinari sunt alcatuite din elemente asezate perpendicular, avand marginile tesite sau nu, in functie de grosimea materialului, imbinarile de colt pot fi:

. continue  - unilaterale;

-bilaterale.

.discontinue  -unilaterale;

-in zig-zag;

-in pieptene;

-in lant.

Imbinarile discontinue (fig. 7) sunt caracterizate de lungimea cordonului 1 si pasul sudurii p.

a) unilaterala discontinua c) in pieptene

b) in zig-zag d) in lant

2. Asamblarea si sudarea osaturii simple

In aceasta etapa, elementele de osatura simpla sunt centrate, tinandu-se cont de pozitia liniilor teoretice trasate pe panou. Se va avea in vedere dispunerea corecta a grosimii inimii si orientarea corecta a aripii sau bulbului profilului fata de liniile teoretice, in conformitate cu documentatia de trasaj. In fig. 11.5 este prezentat modul de dispunere a osaturii din profile laminate, respectiv flansate, in concordanta cu regulile privind liniile teoretice. Nerespectarea acestor reguli poate conduce la dificultati majore sau chiar la imposibilitatea asamblarii corpului navei.

Figura 11. Dispunerea corecta a osaturii simple in raport cu liniile teoretice.

Asamblarea osaturii se face cu respectarea tuturor recomandarilor facute anterior (vezi paragraful reguli si masuri tehnologice generale folosite la asamblare), utilizand sculele speciale necesare. Schema etapei tehnologice, inclusiv cea de sudare este prezentata in fig. 11.6.

Figura 11.6. Asamblarea si sudarea osaturii simple.

Schema de sudare prezentata tine cont de numarul elementelor de osatura, astfel incat incalzirea sa fie cat mai uniforma si simetrica in raport cu axele sectiei, utilizandu-se doua posturi simultane de lucru (nu se sudeaza simultan de aceeasi parte a axei Ox sau Oy).

De regula, sudarea se face automat, dar exista si cazuri in care sudarea se executa manual. Daca sudarea se executa manual, se recomanda sudarea in trepte inverse, de lungime egala cu lungimea cordonului ce se poate realiza cu un singur electrod. In acest caz deformatiile provocate de sudare vor fi mai reduse, dar productivitatea va fi mai mica.

Schema de sudare prezentata ramane valabila, ea indicand ordinea si sensurile generale de sudare.

Sudarea pe cealalta parte se poate face dupa aceeasi schema, inversand sensurile de sudare. Contractiile vor fi mai uniforme daca sudarea de completare la radacina se face plecand de la periferie spre centru. In acest caz, cordoanele 4 vor fi sudate numai dupa racirea completa a cordoanelor 3 (fig. 11.7).

Figura 11.7. Schema de sudare a osaturii simple.

Daca sudarea se executa conform acestei scheme (fig. 11.7), lungimile finale ale laturilor sectiei paralele cu axa Ox vor rezulta egale cu lungimea sectiei masurata in axa, in timp ce daca se aplica schema din fig. 11.6, aceste lungimi vor rezulta mai mici (contractii neuniforme pe directia axei Ox).

Dupa sudare se face verificarea dimensiunilor generale precum si a tolerantei de dispunerea elementelor de osatura. Valorile admisibile sunt: Da = ± 2mm; Db = ± 5mm (vezi fig. 11.6).

Trebuie remarcat faptul ca in practica tehnologica a santierelor, dupa fiecare etapa tehnologica se trece la indreptarea sectiei, in vederea eliminarii pe cat posibil a deformatiilor locale. Operatia, gresit numita 'detensionare', este necesara deoarece se aplica scheme de sudare gresite sau nu se respecta schemele de sudare. Ca rezultat, apar deplanari ale panoului ce creeaza dificultati la asamblarea osaturii in etapele ulterioare.

Indreptarea sectiei, care nu reduce tensiunile remanente ci chiar introduce tensiuni suplimentare, se face de regula prin incalzire liniara sau locala si are ca efect aparitia unor deformatii locale remanente de sens contrar celor generate de sudare. Totodata, poate conduce la cresterea contractiei generale. Din aceasta cauza este mai indicat sa se stabileasca o tehnologie de asamblare si sudare corecta, care sa fie riguros respectata, astfel incat deformatiile locale sa se incadreze in limite acceptabile si ulterior, dupa finalizarea completa a sectiei, sa se treaca la indreptare.

3. Asamblarea si sudarea osaturii intarite

In aceasta etapa se verifica trasajul liniilor teoretice ale osaturii intarite, dupa care osatura este pozitionata in raport cu liniile teoretice urmand a se asambla in puncte de sudura. In etapa urmatoare se trece la sudarea osaturii de panou, pe baza schemei de sudare stabilite. Schita axonometrica a acestei etape este prezentata in fig. 11.8.

Figura 11.8. Asamblarea si sudarea osaturii intarite.

In acest caz, schema de sudare este de preferat a fi precizata separat, pentru a fi suficient de clara. Aceasta schema care respecta principiile prezentate anterior este data in figura 11.9.

Figura 11.9. Schema de sudare a osaturii intarite.

Sudarea osaturii intarite se face de regula semiautomat, schema prezentata cu doi sudori putand fi aplicata si in cazul sudarii manuale. Cu cifre romane a fost precizata ordinea si sensul general de executare a cordoanelor, iar cu cifre arabe sunt prezentate secventele de executare a fiecarui cordon. Se observa ca s-a aplicat principiul metodei de sudare in trepte inverse cu precizarea ca sudarea cordoanelor 15 va incepe numai dupa racirea completa a cordoanelor 14.

Schema de sudare din figura 11.9 poate fi aplicata si in cazul sudarii cu patru posturi de lucru, caz in care cordoanele I si II, respectiv III si IV vor fi executate simultan in acest caz, timpul de sudare se reduce la jumatate, concomitent cu o mai buna uniformizare a contractiilor generale. Dupa sudarea osaturii intarite pe panou se trece la sudarea osaturii simple de cea intarita.

Dupa finalizarea sectiei se face verificarea deformatiilor generale si locale si daca acestea nu se incadreaza in tolerantele admise se face indreptarea prin incalzire liniara si locala. In final se preda sectia la controlul tehnic de calitate.