Cleme pentru rosturile de sudare, o soluţie economică pentru obţinerea unei reproductibilităţi ridicate în cazul îmbinărilor sudate cu pătrundere completă

Sudura

de Sorin Udrea

Cleme pentru rosturile de sudare, o soluţie economică pentru obţinerea unei reproductibilităţi ridicate în cazul îmbinărilor sudate cu pătrundere completă

În articolul de faţă îmi propun prezentarea unei soluţii simple şi economice pentru realizarea rapidă şi cu o reproductibilitate ridicată a îmbinărilor sudate care necesită pătrunderea completă.

 

Stadiul actual al problemei îmbinărilor sudate cu pătrundere 100%

Îmbinările sudate care necesită pătrunderea completă sunt des întâlnite în multe domenii. Indiferent de tipul îmbinării, cap la cap sau îmbinare de colţ, pătrunderea completă este necesară în cazul componentelor supuse unor solicitări ridicate. În mod special, în cazul componentelor supuse forţelor dinamice, trebuie acordată o deosebită atenţie realizării unor îmbinări cu pătrundere completă şi lipsite de defecte. Atât sudurile cap la cap realizate cu pătrundere neuniformă, cât şi îmbinările de colţ care prezintă fisuri în zona rădăcinii vor conduce la scăderea substanţială a duratei de viaţă a componentelor şi a structurilor din care acestea fac parte. Diversele tipuri de solicitări existente joacă un rol important în ceea ce priveşte durata de viaţă a structurilor şi condiţiile impuse realizării îmbinărilor sudate. De exemplu, la construcţia automacaralelor sunt folosite oţeluri de înaltă rezistenţă, pentru a face faţă solicitărilor pe mai multe direcţii şi încărcărilor bruşte, care conduc la solicitări extreme asupra structurii. În alte cazuri, de exemplu la construcţia 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.

 

Ţinând cont de diversitatea mare a tipurilor de solicitări care apar în practică a fost dezvoltată o serie de standarde, precum EN 15085 (pentru vehicule feroviare), DIN 4132 şi DIN  15018 (pentru construcţia de macarale), care impun clasificarea diverselor tipuri de solicitări şi a cazurilor în care pot să apară fisuri şi, drept consecinţă a acestora, definesc condiţiile în care este necesară realizarea de îmbinări cu pătrundere completă.

Totuşi, implementarea acestor solicitări tehnice impuse de diverse standarde determină probleme enorme în producţia în serie. Astfel, oricât de simplă ar părea la prima vedere realizarea unei îmbinări cu pătrundere completă, aceasta implică un proces tehnologic amplu şi foarte bine gândit. De exemplu, orice abatere dimensională a componentelor de sudat, cauzată de debitarea defectuoasă realizată cu oxigaz sau plasmă determină mari probleme în practică, iar îndeplinirea cerinţelor din proiectare devine un coşmar pentru tehnologi şi sudori.

 

În prezent se pot distinge două metode pentru pregătirea componentelor în vederea realizării îmbinărilor sudate cu pătrundere completă. Pe de o parte, există posibilitatea de a poziţiona componentele care urmează să fie sudate cu rost zero şi apoi să se realizeze operaţia de sudare. Însă, avantajele generate de simplificarea în acest fel a asamblării se pierd, datorită costurilor ridicate de pregătire a muchiilor impuse de obţinerea unui rost zero. Pe de altă parte, există metoda de a hăftui componentele, care urmează a fi sudate, asigurând un anumit rost bine definit şi apoi de a le suda împreună. Această metodă tradiţională este întâlnită pe scară largă, în special în cazul producţiei de vase sub presiune şi de ţeavă. Totuşi, ambele metode au o serie de puncte slabe, care pot afecta integritatea structurilor supuse unor solicitări ridicate. De exemplu, în cazul sudurilor cap la cap cu şanfren pe o singură parte, realizate în locuri înguste şi care sunt accesibile doar dintr-o singură parte (aplicaţii, deseori întâlnite în cazul construcţiei braţelor de automacarale sau a grinzilor lungi de la vehiculele feroviare), rezultatul operaţiei de sudare nu poate fi inspectat vizual.

 

O atenţie deosebită trebuie acordată îmbinărilor care necesită un rost constant şi bine definit, deoarece, în aceste cazuri, specificaţiile tehnice şi modul de implementare practică sunt total diferite. Componente cu defecte, hăftuirea inexactă şi, nu în ultimul rând, contracţiile şi distorsiunile unghiulare din timpul realizării cordoanelor lungi de sudură conduc la modificarea necontrolată a lăţimii rostului specificată în proiect şi la imposibilitatea de a obţine o bună reproduc­tibilitate în cadrul producţiei.

Foto 1. Mod de îmbinare de colţ, folosind clemele pentru rosturi

 

Soluţia

Soluţia  acestei probleme a fost găsită printr-o cola­borare realizată între Liebherr Mobilkrane din Ehingen, Germania, cel mai mare producător de macarale din lume şi Palige Schweisstechnik GmbH, din Hohenroth, Germania. În urma unui program de cercetare-dezvoltare, care a durat câteva luni, au fost dezvoltate şi patentate clemele pentru rosturile de sudare. Acest produs oferă un ajutor important în cadrul operaţiilor de sudare şi este realizat din sârmă de sudare îndoită cu o formă specială (foto 1 şi 2). Clemele se prind pe muchia componentei cu şanfren înainte de operaţia de poziţionare şi hăftuire, foto 2. Rezultatul este obţinerea unui rost determinat de diametrul sârmei din care este realizată clema. În timpul operaţiei de hăftuire, clemele pentru rostul de sudare previn modificarea lăţimii rostului. Pentru pregătirea operaţiei de sudare, jumătatea clemei care se află în interiorul şanfrenului,  poate fi eliminată cu ajutorul polizorului sau flexului folosit la polizarea hafturilor. Totuşi, este posibil să se lase clema întreagă şi să fie topită complet cu ajutorul arcului electric, deoarece sârma din care este realizată clema este sârmă de sudare normală.

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

 

Foto 3. Clemele pentru rosturi asigură un rost constant şi bine definit, atât înaintea cât şi după operaţia de hăftuire

 

Materiale utilizate

Datorită faptului că sunt realizate dintr-o sârmă de sudare de bună calitate şi certificată, aceste cleme sunt inofensive din punct de vedere metalurgic. Pentru determinarea acestui lucru au fost realizate investigaţii aprofundate la Liebherr, în Ehingen, în urma cărora s-a constatat faptul că rezultatele operaţiilor de sudare realizate cu ajutorul clemelor pentru rosturi sunt pozitive în procent de 100%. Analiza macro arată faptul că topirea clemei a fost completă, iar rezultatul operaţiei de sudare este unul excelent.

Foto 4. Îmbinare de colţ cu rost zero (fără utilizarea clemelor pentru rosturile de sudare)

 

Foto 5. Analiza macro a îmbinării de colţ obţinută prin utilizarea clemelor pentru rosturilor de sudare

 

De asemenea, se poate observa cu uşurinţă faptul că aceste cleme determină o aplatizare şi o uniformizare a stratului de rădăcină având drept efect scăderea riscurilor de apariţie a fisurilor la rădăcină şi asigurând o considerabilă creştere a rezistenţei la oboseală, foto 5.

Alte rezultate pozitive constau în îmbunătăţirea durităţii îmbinării sudate şi în faptul că utilizarea acestor cleme nu exercită nicio influenţă negativă asupra proprietăţilor mecanice ale materialului de bază, ale rădăcinii şi ale straturilor de umplere.

 

Avantaje aduse în procesul de fabricaţie

În mod special, în cazul unei producţii de serie mare, utilizarea clemelor pentru rosturile de sudare are numeroase avantaje. În comparaţie cu procesele moderne de sudare, cu rată mare de depunere, care, datorită arcului electric foarte concentrat utilizat, pot genera pătrunderi mari şi o îmbinare completă chiar şi cu rost zero, clemele pentru rosturile de sudare permit obţinerea unei calităţi excelente de îmbinare şi a unei repetabilităţi de 100%. În timp ce sudarea cu rost zero nu permite sudorilor sau inspectorilor să observe topirea corectă şi completă, utilizarea clemelor oferă şi această importantă modalitate de inspecţie vizuală. Astfel, în timpul procesului de sudare, sudorul sau operatorul roboţilor de sudare are posibilitatea de a observa topirea corectă a muchiilor pieselor care se sudează şi gradul de realizare a pătrunderii complete şi omogene, iar în cazul apariţiei unor defecte poate lua, din timp, măsurile necesare pentru corectarea acestora, fără a necesita costurile ridicate de reparaţie, care rezultă atunci când este nevoie de repararea unei piese după ce a fost sudată în totalitate.

 

Astfel, acest produs simplu şi practic, care se găseşte realizat din sârmă de diverse diametre, permite o diagnoză rapidă chiar din timpul operaţiei de sudare, conducând la îmbunătăţirea substanţială a rezultatului final.

 

Cu speranţa că această metodă vă va permite să reduceţi costurile implicate de operaţiile laborioase de pregătire a componentelor care vor fi îmbinate şi de măsurile costisitoare de reparaţie în cazul apariţiei unor defecte şi să îmbunătăţiţi calitatea prin evitarea unei pătrunderi incomplete şi prin eliminarea necesităţii de crăiţuire la rădăcină şi de sudare pe partea opusă, vă aştept şi în numerele următoare cu alte articole, sper, la fel de interesante din domeniul vast al sudării. 


Sorin Udrea este General Manager Laser Technology Soluţii Globale Srl



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord