Scris de: admin Publicat in: Tehnologii avansate de sudare si taiere Data postarii: 2016-01-26 Vizualizari: 3847 Comentarii: 0

Cleme pentru rosturile de sudare – o solutie economica pentru obtinerea unei reproductibilitati ridicate in cazul imbinarilor sudate cu patrundere completa

In articolul de fata imi propun prezentarea unei solutii simpla si economica pentru realizarea rapida si cu o reproductibilitate ridicata a imbinarilor sudate care necesita patrundere completa.

Stadiul actual al problemei imbinarilor sudate cu patrundere 100%

Imbinarile sudate care necesita patrundere completa sunt des intalnite in multe domenii. Indiferent de tipul imbinarii, cap la cap sau imbinare de colt, patrunderea completa este necesara in cazul componentelor supuse unor solicitari ridicate. In mod special in cazul componentelor supuse fortelor dinamice, trebuie acordata o deosebita atentie realizarii unor imbinari cu patrundere completa si lipsite de defecte. Atat sudurile cap la cap realizate cu patrundere neuniforma cat si imbinarile de colt care prezinta fisuri in zona radacinii vor conduce la scaderea substantiuala a duratei de viata a componentelor si structurilor din care acestea fac parte. Diversele tipuri de solicitari existente joaca un rol important in ceea ce priveste durata de viata a structurilor si conditiile impuse realizarii imbinarilor sudate. De exemplu, la constructia automacaralelor sunt folosite oteluri de inalta rezistenta, pentru a face fata solicitarilor pe mai multe axe si incarcarilor bruste care conduc la solicitari extreme asupra structurii. In alte cazuri, de exemplu la constructia de vehicule feroviare, momentul crucial nu este dat atât de mult de sarcina maximă pe o componentă, ci de numărul extrem de mare de cicluri de încărcare-descărcare a vehiculelor, care pot avea loc pe parcursul mai multor decenii.

Foto 1 – Mod de imbinare de colt folosind clemele pentru rosturi

Foto 2 – Modul de instalare a clemelor pe componentele care urmeaza a fi asamblate (sursa fotografii: Palige Schweisstechnik GmbH).

Foto 3 – Clemele pentru rosturi asigură un rost constant si bine definit atat inaintea cat si după operatia de hăftuire

Tinand cont de diversitatea mare a tipurilor de solicitari care apar in practica au fost dezvoltate o serie de standarde, precum EN 15085 (pentru vehicule feroviare), DIN 4132 si DIN 15018 (pentru constructia de macarale), care impun clasificarea diverselor tipuri de solicitari si a cazurilor in care pot sa apara fisuri si, drept consecinta a acestora, definesc conditiile in care este necesara realizarea de imbinari cu patrundere completa.

Totusi, implementarea acestor solicitari tehnice impuse de diverse standarde determina probleme enorme in productia in serie. Astfel, oricat de simpla ar parea la prima vedere realizarea unei imbinari cu patrundere completa, aceasta implica un proces tehnologic amplu si foarte bine gandit. De exemplu, orice abatere dimensionala a componentelor de sudat, cauzata de debitarea defectuoasa realizata cu oxigaz sau plasma determina mari probleme in practica, iar indeplinirea cerintelor din proiectare devine un cosmar pentru tehnologi si sudori.

In prezent se pot distinge doua metode pentru pregatirea componentelor in vederea realizarii imbinarilor sudate cu patrundere completa. Pe de o parte, exista posibilitatea de a pozitiona componentele care urmeaza sa fie sudate cu rost zero si apoi sa se realizeze operatia de sudare. Insa, avantajele generate de simplificarea in acest fel a asamblarii se pierd datorita costurilor ridicate de pregatire a muchiilor impuse de obtinerea unui rost zero. Pe de alta parte, exista metoda de a hăftui componentele, care urmeaza a fi sudate, asigurand un anumit rost bine definit si apoi de a le suda impreuna. Aceasta metoda traditionala este intalnita pe scara larga in special in cazul productiei de vase sub presiune si de teava. Totusi, ambele metode au o serie de puncte slabe care pot afecta integritatea structurilor supuse la solicitari ridicate. De exemplu in cazul sudurilor cap la cap cu sanfren pe o singura parte, realizate in locuri inguste si care sunt accesibile doar dintr-o singura parte (aplicatii deseori intalnite in cazul constructiei bratelor de automacarale sau a grinzilor lungi de la vehiculele feroviare), rezultatul operatiei de sudare nu poate inspectat vizual.

O atentie deosebita trebuie acordata imbinarilor care necesita un rost constant si bine definit deoarece in aceste cazuri specificatiile tehnice si modul de implementare practica sunt total diferite. Componente cu defecte, hăftuirea inexacta si, nu in ultimul rand, contractiile si distorsiunile unghiulare din timpul realizarii cordoanelor lungi de sudura conduc la anularea latimii rostului specificata in proiect si la imposibilitatea de a obtine o buna reproductibilitate in cadrul productiei.

Solutia

Solutia la aceasta problema a fost gasita printr-o colaborare realizata intre Liebherr Mobilkrane din Ehingen, Germania, cel mai mare producator de macarale din lume, si Palige Schweisstechnik GmbH, din Hohenroth, Germania. In urma unui program de cercetare-dezvoltare care a durat cateva luni, au fost dezvoltate si patentate clemele pentru rosturile de sudare. Acest produs ofera un ajutor important in cadrul operatiilor de sudare si este realizat din sarma de sudare indoita cu o forma speciala (a se vedea foto 1 si 2). Clemele se prind pe muchia componentei cu sanfren inainte de operatia de pozitionare si hăftuire, foto 2. Rezultatul este obtinerea unui rost determinat de diametrul sarmei din care este realizata clema. In timpul operatiei de hăftuire, clemele pentru rostul de sudare previn modificarea latimii rostului. Pentru pregatirea operatiei de sudare, jumatatea clemei care se afla in interiorul sanfrenului poate fi eliminata cu ajutorul polizorului sau flexului folosit la polizarea hafturilor. Totusi, este posibil sa se lase clema intreaga si sa fie topita complet cu ajutorul arcului electric, deoarece sarma din care este realizata clema este sarma de sudare normala.

Materiale utilizate

Datorita faptului ca sunt realizate dintr-o sarma de sudare de buna calitate si certificata, aceste cleme sunt inofensive din punct de vedere metalurgic. Pentru determinarea acestui lucru au fost realizate investigatii aprofundate la Liebherr, in Ehingen, in urma carora s-a constatat faptul ca rezultatele operatiilor de sudare realizate cu ajutorul clemelor pentru rosturi sunt pozitive in procent de 100%. Analiza macro arata faptul ca topirea clemei a fost completa iar rezultatul operatiei de sudare este unul excelent.

De asemenea, se poate observa cu usurinta faptul ca aceste cleme determina o aplatizare si uniformizare a stratului de radacina avand drept efect scaderea riscurilor de aparitie a fisurilor la radacina si asigurand o considerabila crestere a rezistentei la oboseala, foto 5.

Foto 4 – Imbinare de colt cu rost zero (fara utilizarea clemelor pentru rosturile de sudare)

Foto 5 – Analiza macro imbinare de colt obtinuta prin utilizarea clemelor pentru rosturilor de sudare

Alte rezultate pozitive constau in imbunatatirea duritatii imbinarii sudate si in faptul ca utilizarea acestor cleme nu exercita nicio influenta negativa asupra proprietatilor mecanice ale materialului de baza, ale radacinii si straturilor de umplere.

Avantaje aduse in procesul de fabricatie

In mod special in cazul unei productii de serie mare, utilizarea clemelor pentru rosturile de sudare are numeroase avantaje. In comparatie cu procesele moderne de sudare cu rata mare de depunere care, datorita arcului electric foarte concentrat utilizat, pot genera patrunderi mari si imbinare completa chiar si cu rost zero, clemele pentru rosturile de sudare permit obtinerea unei calitati excelente de imbinare si a unei repetabilitati de 100%. In timp ce sudarea cu rost zero nu permite sudorilor sau inspectorilor sa observe topirea corecta si completa, utilizarea clemelor oferas aceasta importanta modalitate de inspectie vizuala. Astfel, in timpul procesului de sudare, sudorul sau operatorul robotilor de sudare are posibilitatea de a observa topirea corecta a muchiilor pieselor care se sudeaza si gradul de realizare a patrunderii complete si omogene, iar in cazul aparitie unor defecte poate lua din timp masurile necesare pentru corectarea acestora fara a necesita costurile ridicate de reparatie care rezulta atunci cand este nevoie de repararea unei piese dupa ce a fost sudata in totalitate.

Astfel, acest produs simplu si practic, care se gaseste realizat din sarma de diverse grosimi – 2.00, 2.40, 3.00, 4.00 si respectiv 5.00 mm – permite o diagnoza rapida chiar din timpul operatiei de sudare conducand la imbunatatirea substantiala a rezultatului final.

Cu speranta ca aceasta metoda va va permite sa reduceti costurile, implicate de operatiile laborioase de pregatire a componentelor care vor fi imbinate si de masurile costisitoare de reparatie in cazul aparitiei unor defecte, si sa imbunatatiti calitatea prin evitarea unei patrunderi incomplete si prin eliminarea necesitatii de craituire la radacina si de sudare pe partea opusa, va astept si in numerele urmatoare cu alte articole sper la fel de interesante din domeniul vast al sudarii.