Rolul și Importanța Sudării în Industrie

1. ROLUL ŞI IMPORTANŢA SUDĂRII IN INDUSTRIE

Dezvoltarea modernă a industriei construcţiilor de maşini, de aparate şi instalaţii, a construcţiilor metalice, a construcţiilor navale, electrotehnice, de avioane şi de nave cosmice etc. a devenit posibilă o dată cu dezvoltarea proceselor de sudare şi a procedeelor conexe sudării, cu ajutorul cărora se pot executa atît pregătirea pieselor, cît şi îmbinarea diferitelor organe de maşini şi ansambluri.,

Factorii care au condus la folosirea pe scară tot mai largă a sudării sînt: obţinerea, de îmbinări sudate cu aceleaşi caracteristici mecanice ca şi ale metalului de bază; economia de metal; volumul de muncă mai redus; obţinerea de piese şi ansambluri cu rezistenţă superioară; etanşeitatea totală a îmbinărilor sudate în cazul instalaţiilor, recipientelor şi conductelor sau aparatelor pentru fluide; productivitatea mărită, însoţită de micşorarea costului construcţiei respective; condiţiile îmbunătăţite de muncă, prin suprimarea zgomotului de la nituire şi a condiţiilor grele de muncă din turnătorii etc.

Prin sudare, construcţiile metalice pot fi realizate mai raţional; ele pot fi mai uşor modificate sau îmbunătăţite chiar în timpul execuţiei. Un alt avantaj este şi acela că un ansamblu sudat poate fi uşor reparat. Folosirea pe scară tot mai largă a oţelurilor şi aliajelor de înaltă rezistenţă a făcut posibil ca, în ultimul timp, să fie realizate în numeroase domenii, pentru aceleaşi condiţii de exploatare, sau chiar mai grele, construcţii mai uşoare la un cost mai redus. În unele domenii tehnice, în special în domeniul navelor cosmice, progresele realizate nu ar fi fost posibile fără aplicarea sudării, deoarece în prezent pot fi îmbinate metale şi aliaje de înaltă rezistenţă pentru medii cu temperaturi foarte înalte sau foarte joase. Tot prin sudare pot fi realizate şi construcţiile destinate mediilor corozive sau de uzură puternică, precum şi construcţiile supuse unor solicitări variabile mari pentru cele mai diferite scopuri: în industria extractivă, chimică, mecanică, electrotehnică, transporturi etc.

În prezent, întreprinderile din ţară realizează numeroase produse sudate de cea mai înaltă tehnicitate, dintre care multe pentru export: nave, vagoane, automobile, autocamioane, turbine hidraulice şi cu abur, cazane cu abur, maşini agricole, tractoare etc. De asemenea, pe marile şantiere din ţară au fost realizate importante construcţii, ca: podul de peste Dunăre Giurgeni—Vadul Oii, sistemul hidroenergetic Porţile de Fier-1, combinatele siderurgice Galaţi şi Tîrgovişte, numeroase centrale hidro şi termoelectrice, combinate chimice, amenajarea modernă a rîului Dîmboviţa, magistralele metroului, Canalul Dunăre—Marea Neagră şi podul de la Agigea.

În ţară se acordă o importanţă deosebită cercetării proceselor de sudare, în vederea perfecţionării lor, se fabrică numeroase utilaje de sudare şi se produc pe scară largă materiale de adaos.

2. PROCEDEE DE SUDARE

2.1. TERMINOLOGIE, DEFINIŢII

Sudarea este o operaţie de îmbinare nedemontabilă a pieselor metalice, prin utilizarea unei încălziri locale sau a presiunii, sau a ambelor, cu sau fără folosirea unui metal de adaos similar cu metalul pieselor de îmbinat.

(Metalul sau aliajul supus operaţiei de îmbinare prin sudare se numeşte metal de bază, iar metalul sau aliajul de adaos, sub formă de sîrme sau granule, care se topeşte în procesul de sudare, se numeşte metal de adaos. Topirea metalului de adaos în amestec cu metalul de bază topit formează sudura.

Metalul depus este materialul provenit din topirea metalului de adaos, care contribuie la formarea cusăturii. Cusătura este sudura de îmbinare de-a lungul pieselor sudate, obţinută prin solidificarea materialului de bază şi a materialului de adaos, realizată prin aplicarea unui procedeu de sudare.

La procedeele de sudare prin topire, sudura este formată din depunerea prin topire a unui metal de adaos, iar la procedeele de sudare prin presiune sudura este formată, în general, numai din materialul de bază.

Metoda de sudare înseamnă modul practic de execuţie a unei suduri, ţinînd seamă de grosimea piesei, de poziţia ei şi de natura metalului de sudat, pentru obţinerea unei îmbinări de calitate. La aplicarea unei metode corespunzătoare, se recomandă să se ţină seamă de consumul de material de adaos şi de consumul de energie, care trebuie să fie cît mai reduse, iar viteza de sudare cît mai mare. De asemenea, este necesar ca tensiunile şi deformaţiile care rezultă după folosirea unei metode de sudare să fie cît mai reduse, iar sudura şi zonele influenţate termic din jurul sudării să fie lipsite de pori, fisuri sau alte defecte.

În prezent, noţiunea de sudare se extinde şi la îmbinări de materiale nemetalice sau la îmbinări de materiale metalice cu nemetalice. Sudura realizată se mai numeşte cusătură sau cordon de sudură. În jurul sudurii, partea de material de bază care nu a ajuns în stare de topire, dar care a ferit transformări structurale din cauza încălzirii puternice, formează zona influenţată termic. Porţiunea compusă din sudură cu zonele influenţate termic şi marginile învecinate acestora formează îmbinarea sudată a pieselor.

Sudarea pieselor sau a ansamblurilor se execută prin diferite procedee. Ţinînd seama de dezvoltarea luată în ultimul timp de tehnica sudării, numărul procedeelor de sudare a devenit foarte mare, deoarece numeroase surse de energie capabile de a topi sau de a deforma materialele de sudat în vederea îmbinării pot fi folosite la sudare. Prin procedeu de sudare se înţelege totalitatea operaţiilor tehnologice şi a metodelor folosite, în vederea obţinerii de îmbinări sudate. În cadrul unui procedeu de sudare, cu aceleaşi operaţii tehnologice, în multe cazuri este necesară folosirea diferitelor metode de sudare, în special la schimbarea grosimii pieselor de sudat. Aplicarea celei mai corecte metode la sudarea unei piese are o influenţă hotărîtoare nu numai asupra calităţii sudurii, ci şi asupra productivităţii şi costului.

2.2. CLASIFICAREA PROCEDEELOR DE SUDARE

Procedeele de sudare pot fi clasificate după mai multe criterii. Cea mai obişnuită clasificare este după modul în care sînt aduse marginile de îmbinat ale pieselor şi, din acest punct de vedere, procedeele pot fi:

 de sudare prin topire;

 de sudare prin presiune.

La sudarea prin topire, marginile pieselor de îmbinat sînt aduse în stare topită, iar după solidificare se formează sudura. La sudarea prin presiune, marginile de îmbinat, încălzite local sau nu, sînt presate una contra celeilalte pînă la obţinerea îmbinării necesare.

Felul încălzirii marginilor de îmbinat formează, de asemenea, un criteriu de clasificare a procedeelor. Din acest punct de vedere se deosebesc:

 sudarea chimică, la care marginile sînt încălzite şi topite local prin căldura dezvoltată de o reacţie chimică exotermică sau prin turnarea unui metal. Din această grupă fac parte procedeele de topire cu flacăra de gaze sau cu termit;

 sudarea electrică, la care marginile sînt topite prin efectul caloric al arcului electric, fără exercitarea vreunei solicitări mecanice. Din această grupă fac parte procedeele de sudare cu arc electric descoperit sau acoperit;

 sudarea electrochimică, la care marginile de îmbinat sînt topite cu arc electric în mediu de gaz protector inert sau reducător sau în mediu de gaze reducătoare (H2, CO2);

 sudarea termomecanică, la care marginile de îmbinat sînt încălzite cu ajutorul unei reacţii chimice, iar îmbinarea se realizează în urma unei solicitări mecanice (presare, laminare, lovire). În această grupă intră procedeele cu flacăra de gaze şi cu termit, realizate prin presiune, precum şi procedeul de sudare prin forjare;

 sudarea electromecanică, la care încălzirea marginilor, se realizează electric, iar îmbinarea se obţine printr-o solicitare mecanică. Din această grupă fac parte procedeele de sudare prin rezistenţă electrică şi presiune: cap la cap, în puncte, în linie etc.;

 sudarea mecanică prin presiune la rece sau prin frecare, la care îmbinarea se obţine prin acţiunea unei forţe de presare, frecare sau şoc.

Sursa de energie folosită la sudare formează un criteriu de bază pentru clasificarea procedeelor de sudare, criteriu adoptat şi de Institutul Internaţional de Sudare (IIW/IIS).

Clasificarea procedeelor de sudare (STAS 8325-77) se face astfel:

 Sudarea cu arc electric. În această grupa intră toate procedeele de sudare cu arc electric vizibil sau acoperit (sub strat de flux), cu electrod fuzibil sau nefuzibil, cu electrod de cărbune, cu plasmă etc.

 Sudarea prin presiune. în această grupă intră toate procedeele de sudare prin rezistenţă electrică: cap la cap, în puncte, în relief. Procedeele cap la cap pot fi prin topire intermediară sau în stare solidă. Tot în această grupă intră şi sudarea prin presiune cu curenţi de înaltă frecvenţă.

 Sudarea cu gaze. Această grupă cuprinde procedeele de sudare cu flacără de gaze (cu oxigen): sudarea oxiacetilenică, oximetanică, oxihidrică.

Felul energiei utilizate Denumirea procedeului sau a grupei de procedee de sudare

1. Energie termochimică Sudarea cu flacăra de gaze

Sudarea cu termit

2. Energie electrotermică Sudarea cu arc electric

Sudarea prin presiune

Sudarea prin inducţie

Sudarea dielectrică

Sudarea electrică în baie de zgura

Sudarea în vid cu fascicul de electroni

3. Energie mecanica Sudarea la rece

Sudarea prin percuţie

Sudarea prin explozie

Sudarea prin frecare

Sudarea prin ultrasunete