MBINRI SUDATE 1. Caracterizare i domenii de utilizare

La mbinrile sudate componentele sunt asamblate nedemontabil n zona rostului prin intermediul unui cordon de sudur. Prin sudarea pieselor se obin subansambluri sudate. Sunt utilizate pentru: transmiterea de fore, momente de ncovoiere i de torsiune; asamblri cu costuri reduse a unor unicate de mari dimensiuni sau de serie mic; utilizare la temperaturi de exploatare ridicate; construcii care necesit ntreinere redus; etanarea rosturilor mbinrilor. Avantaje: Fa de construciile turnate: greutate redus, prin perei semnificativ mai subiri i prin seciuni

mai reduse (construcii uoare). Absena modelului de turnare conduce la reduceri de costuri (cel puin pentru serii mici) i la termene de livrare mai reduse. Se pot realiza piese cu orice grosime de perete. Rigiditate mai mare a formei fa de construciile turnate, datorit unui modul de elasticitate E mai mare al oelului. Amortizarea vibraiilor (la cadre pentru maini unelte) prin construcii lamelare (cu frecare ntre piese), n anumite cazuri mai mare dect la fonte cenuii. Mare libertate de alegere a formei constructive.

Fa de asamblrile prin nituri i uruburi: reducere de greutate datorat absenei suprapunerilor, ecliselor i a capetelor de nituri sau uruburi. Pereii netezi satisfac cerine estetice i faciliteaz curirea i msurile de protecie anticorosiv. Barele i tablele nu sunt slbite prin guri de nituire sau de trecere a uruburilor.

n general: permit realizarea unor construcii uoare i economice din punct de vedere al costului i materialului.

Dezavantaje: Procedeul de sudare favorizeaz, prin natura sa, apariia deformaiilor, a tensiunilor interne mari

i a modificrilor de structur n zona cordonului de sudur. Acestea fac ca adesea pericolul ruperilor fragile i al formrii fisurilor s poat fi evitat numai cu eforturi considerabile, ceea ce impune cerine ridicate n formarea de personal calificat.

ndreptarea mbinrilor sudate deformate este costisitoare i necesit timp. Pe antiere, sudarea construciilor metalice este de regul mai dificil i mai scump dect nituirea sau asamblarea prin uruburi. Alinierea pieselor construciilor metalice este de multe ori mai dificil dect n cazul asamblrilor prin nituiri sau uruburi, la care poziia reciproc a pieselor este determinat prin guri. Controlul sudurilor n col, frecvent folosite, este aproape imposibil.

Domenii de utilizare n construcii metalice sudarea este predominant fa de nituire, de exemplu n cazul grinzilor pline ale podurilor i macaralelor, mbinrile grinzilor, la construcii din table, profiluri i evi pentru console, structuri sau grinzi cu zbrele. n construcia de cazane i recipieni, de regul se folosesc mbinrile sudate. Tablele se mbin cap la cap; apar suprafee netede i prin aceasta fluxul liniilor de for nu este perturbat. Prin procedee de sudare automat se realizeaz asamblri mai bune dect cele nituite, n special n cazul rezervoarelor sub presiune, conductelor i altora asemenea. n construcia de maini, mbinrile sudate servesc, n principal, la realizarea de unicate sau de serii mici ca de exemplu: prghii, roi, cadre, carcase de reductoare, carcase de protecie i de lagre, tamburi de trolii i role pentru benzi transportoare. n afara obinerii de componente, sudarea se folosete la reparaii, n cazul fisurilor sau ruperilor, la depunerea de straturi de protecie i placare sau corectarea uzurilor, precum i la ajustarea prin flacr.

2 Producia de componente mbinate prin sudare cunoate o cretere continu a automatizrii procesului de sudare n scopul raionalizrii i creterii productivitii. Pe lng dispozitive se utilizeaz din ce n ce mai mult roboi industriali.

2. Procedee de sudare Descrierea detaliat a procedeelor de sudare nu aparine de domeniului proiecrii constructive, ci de tehnologia fabricaiei. Din acest motiv, se vor prezenta numai scurte indicaii asupra principalelor procedee de sudare, att ct sunt acestea importante, din perspectiva proiectrii.

Tabelul 1 Procedee de sudare prin topire (selecie)

Procedeu de sudare

Principiu Domeniul de utilizare

Particulariti Indicaii

Sudare prin topire cu flacr

Baia de sudare ia natere prin aciunea nemijlocit, limitat local, a unei flcri gaz oxigen; aportul de cldur i adaos de material se face separat.

Table subiri. Structuri din evi

Costuri reduse pentru investiii. Favorabil pentru poziii de sudare forate i nguste (accesibilitate). Tensiuni proprii reduse. Favorabil pentru cordoane cap la cap i col, nefavorabil pentru mbinri n T i grosimi inegale de table.

Sudare manual cu arc electric

Arcul electric arde ntre un electrod sub form de vergea (adaos de sudare), condus manual, i pies Arcul electric este protejat fa de atmosfer numai prin gaze, respectiv zgur provenite de la electrod.

Universal . Adecvat pentru toate tipurile de mbinri i cordoane.

Sudare sub strat de flux

Unul sau mai multe arcuri electrice ard fr a fi vizibile ntre unul sau mai muli electrozi. Arcul i zona de sudare sunt acoperite cu un strat de pulbere. Zgura format din pulbere protejeaz baia de sudare de atmosfer.

Construcia de recipiente. Construcii metalice Nave. Autovehicule. Construcii de maini.

Performanele ridicate de topire, form bun a cordonului, siguran Roentgen ridicat. Pentru table groase i cordoane lungi.

Procedee de sudare prin presiune (selecie) Procedeu de sudare

Principiu

Domeniu deutilizare

Particulariti Indicaii

Sudare prin puncte

Curentul i fora sunt transmise prin puncte. Suprafeele pieselor presate una peste alta sunt sudate punctual (reticular) dup o nclzire suficient.

Tinichigerie: autovehicule, vagoane, aparate, construcii.

Procedeu economic care nlocuiete nituirea.

Sudare n linie (puncte)cu role

Curentul i fora sunt transmise de pe ambele pri ale pieselor prin intermediul unei perechi de electrozi sub form de role. Piesele sunt sudate n zona mbinrii prin presare dup o nclzire suficient.

Tinichigerie: caroserii, vagoane, recipiente.

Limitat la piese cu forme simple, cu distane egale ntre puncte. Viteza de lucru i durabilitatea electrozilor superioare procedeului de sudare prin puncte.

Sudare prin presiune cu aezarea pieselor cap la cap

Curentul i fora sunt transmise prin bacuri presate. Piesele parcurse de curent i aflate n contact sunt nclzite pn la topire. Dup nclzire suficient acestea sunt brusc comprimate pn la refulare.

Sudare cap la cap a unor benzi de table, zale de lan. Construcia de maini: axe, arbori, ine, unelte.

Avantajos pentru sudarea unor seciuni compacte (de exemplu oel rotund) i a unor seciuni mari, de exemplu evi de oel cu seciuni pn la 100 000 mm2.

Sudare prin frecare

Piesele sunt nclzite local pe suprafeele de mbinare prin frecare i sudate prin aplicare de for.

Industria auto Industria de scule: arbori, tije, roi.

Adecvat pentru mbinarea de materiale diferite (fonte-oel, Al-oel, Cu-oel). Cel puin o component trebuie s aib ax de

3 revoluie.

1. Sudarea prin topire La sudarea prin topire, piesele sunt asamblate prin topire limitat local, fr utilizarea de fore, cu sau fr material de adaos. Energia activ din zona de sudur este introdus din exterior de ctre un purttor de energie (de exemplu arc electric). Dup felul execuiei, se deosebete sudare manual i mecanizat, respectiv automatizat. Sudarea manual permite realizarea unor construcii cu forme complicate, cea mecanizat i automatizat este foarte economic i din acest motiv de recomandat. 2. Sudarea prin presiune La sudarea prin presiune piesele sunt asamblate prin utilizarea forei, cu sau fr material de adaos. nclzirea local limitat (n anumite cazuri pn la topire) face posibil sau faciliteaz sudarea. Energia activ din zona sudurii este introdus din exterior prin intermediul unor purttori de energie (de exemplu curent electric). Toate procedeele de sudare prin presiune sunt deosebit de economice. Cele mai bune rezistene se obin prin sudur cap la cap cu topire local.

3. Efecte ale fenomenului de sudare 1. Generarea contraciilor i a tensiunilor Fenomenele care au loc la nclzirea i rcirea componentelor sudate se pot descrie prin intermediul modelului reelei tensionate din fig. 1. Dac modelul este nclzit uniform, acesta se dilat n toate direciile, conform legii dilatrii termice. La rcire acesta se contract, iar la temperatura camerei are din nou dimensiunile iniiale. Modelul alctuit din trei bare unite cu dou juguri transversale este nesolicitat la nceputul experimentului. Seciunea barei din mijloc SI este suma seciunilor barelor laterale SII . Dac bara din mijloc SI este nclzit pn la aproximativ 600 C, asemntor ca n cazul sudrii ntr-o zon limitat, aceasta se dilat continuu. Seciunile limitrofe reci mpiedic dilatarea termic a barelor laterale SII, acestea fiind ntinse elastic. n bara din mijloc apar tensiuni de compresiune, iar n cele laterale tensiuni de traciune egale, din motive de echilibru. Dac bara din mijloc este nclzit peste 600 C, n zona nclzit rezistena materialului scade foarte mult. Barele laterale, aflate sub tensiune de traciune, comprim zona nclzit a barei SI peste limita de curgere a materialului, o scurteaz permanent prin deformare plastic i, astfel, se descarc. La rcirea care urmeaz, rezistena materialului ncepe s creasc n domeniul nclzit odat cu scderea temperaturii sub 600 C. Bara din mijloc SI , deja scurtat plastic, ncepe s se contracte, iar prin aceasta barele exterioare SII sunt comprimate. La temperatura camerei, tensiunile de traciune din bara din mijloc SI i cele de compresiune din barele exterioare SII se afl n echilibru.

Fig. 1 Modelul reelei de bare tensionate pentru explicitarea generrii i disiprii tensiunilor interne de sudare a) Modelul reelei din material elastic (oel); b) Seciunile barelor; c) Fr for exterioar, tensiunile interne se = Re/2 (Re = limita de curgere); d) Fora exterioar F determin s = + Re/2, tensiuni interne se = Re/2; e) Fora exterioar 2F determin s = + Re, tensiuni interne se = 0

4 Deoarece la sudarea prin topire componentele sunt nclzite punctual de ctre o surs de cldur mobil, fenomenele descrise se pot transpune la nivel de model la componentele sudate. Dac exist tensiuni n absena unor fore exterioare, acestea sunt denumite tensiuni proprii. 2. Efectele contraciei prin sudare Forele de compresiune care apar ntr-o component sudat determin contracii (scurtri), tensiuni proprii i, n funcie de forma i rigiditatea piesei, conduc la modificarea formei seciunii i a direciilor axelor (deformri). Observaie: mpiedicarea dilatrii termice datorate nclzirii locale conduce ntotdeauna la contracii, tensiuni proprii i de multe ori la deformaii considerabile.

Fig. 2 Efectul contraciei sudurii n cazul seciunilor medii. a) Contracie longitudinal cu curbare, b) Contracie transversal, c) Contracie unghiular.

3. Interaciunea tensiunilor proprii i a celor introduse de sarcini Deoarece tensiunile interne ating deja limita de curgere a materialului, se va analiza, n continuare, sigurana asamblrii, dac sarcinile din exploatare mai introduc tensiuni suplimentare. Prin fenomenele de nclzire i rcire descriseanterior, n bara din mijloc SI a modelului reelei de tensiune apar tensiuni proprii de traciune, iar n barele laterale SII tensiuni proprii de compresiune egale ca mrime, de exemplu de mrimea jumtii limitei de curgere Re/2 a materialului (v. fig. 1 c). Dac printr-o for exterioar de traciune F se introduce n bare o tensiune de traciune suplimentar Re/2, n bara de mijloc SI rezult, datorit tensiunii proprii, o tensiune total Re, iar barele exterioare SII sunt descrcate de tensiune, deoarece este echilibrat tensiunea proprie de compresiune (v. fig. 1 d). Creterea ulterioar a sarcinii F tinde s deformeze plastic bara SI, deoarece s-a atins limita de curgere, bara se deformeaz permanent i nu mai poate prelua sarcina, limita de curgere acionnd ca o supap de siguran. Barele laterale SII (jumtate din seciunea modelului) trebuie s preia creterea ulterioar de sarcin i vor fi alungite elastic pn la limita de curgere de sarcina 2F (v. fig. 1 e). n ntreaga seciune va aprea o tensiune de traciune distribuit uniform i, n consecin, tensiunile proprii sunt disipate. Diferena de lungime dintre barele SI i SII, provocat de contracia zonei sudate i care este responsabil de apariia tensiunilor proprii, a fost eliminat prin curgerea barei SI. Dup ndeprtarea sarcinii nu vor mai exista deci tensiuni interne. Experimentul efectuat pe model conduce la recunoaterea faptului c, n cazul unei bune capacitati de modificare a formei piesei n zona cordonului de sudur, tensiunile proprii sudurii pot fi eliminate parial sau total prin aplicarea unor sarcini exterioare. Pericolul formrii fisurilor i al unei ruperi premature apare la materiale tenace (adecvate asamblrilor sudate) numai cnd

5 capacitatea de modificare a formei prin stri de tensiune multiaxiale, datorate de exemplu tensiunilor proprii de sudare, este mpiedicat. n acest caz, tensiunile proprii datorate sudrii trebuie eliminate prin nclzire de detensionare. n general, pentru realizarea asamblrilor sudate, sunt valabile urmtoarele recomandri: 1) n cazul sarcinilor preponderent statice (de exemplu construcii metalice de suprafa), prin

utilizarea unor materiale de baz i de adaos adecvate, prin aplicarea unor sarcini se poate realiza o detensionare prin curgere local. Capacitatea portant a componentelor nu este diminuat prin tensiunile proprii de sudare.

2) n cazul solicitrilor dinamice, de exemplu n construcia de maini i macarale, prin utilizarea unor materiale de baz i de adaos adecvate i prin alegerea formei constructive adecvate sudrii, tensiunile proprii de sudare au o influen redus asupra durabilitii. Detensionarea prin nclzire este necesar numai n cazul componentelor cu forme complicate i cu efect de concentrare puternic.

4. Alegerea formei constructive i elemente de proiectare Tipuri de mbinri i cordoane de sudur 1. Noiuni introductive mbinarea este zona n care componentele sunt unite reciproc prin sudur. n funcie de dispunerea constructiv relativ a prilor ntre ele (prelungire, ntrire, bifurcaie) se disting tipurile de sudur prezentate n tabelul 2. Cordonul de sudur unete prile mbinrii. Tipul cordonului de sudur depinde de tipul mbinrii, pregtirea cordonului (de exemplu forma rostului), materialul i procedeul de sudare. Cordonul sau custura trebuie s fie astfel pregtit n mbinare (rost, distana golului) nct s se produc o bun topire a marginilor, o bun ptrundere a rdcinii i o umplere complet a seciunii cordonului. Forma mbinrii pentru un cordon HY (jumtate Y) cu asigurarea bii (de exemplu cu o baz) este prezentat n figura 3.

Tabelul 2

Tipul sudurii Dispunerea

pieselor Explicaii la modul de mbinare

Forme de cordon adecvate (simboluri)

Indicaii

Cap la cap Piesele se afl ntr-un plan i se mbin cap la cap.

Flux de for neperturbat (utilizare preferat).

Paralel

Piesele sunt suprapuse paralel.

Frecvent la plcile tlpilor grinzilor de ncovoiere.

Decalat suprapus

Piesele sunt suprapuse paralel i decalat.

Frecvent la ataarea barelor din construcii metalice.

T

Piesele se mbin n unghi drept (T).

Se vor lua msuri n cazul solicitrilor de traciune transversal 2).

Dublu T

Dou piese aflate n acelai plan se mbin n unghi drept cu a treia.

Sunt necesare msuri n cazul traciunii transversale.

nclinat O pies se mbin nclinat cu cealalt.

Unghi de col al sudurii 60. Se vor lua msuri n cazul ncrcrii transversale.

6

De col Dou piese se mbin n unghi oarecare (col).

Sarcin mai mic dect n cazul T.

Multiplu Trei sau mai multe piese se mbin n unghiuri oarecare.

Prindere dificil a tuturor pieselor. Neadecvat pentru solicitri mari.

Cruce Dou piese sunt suprapuse n cruce.

Doar n construcii metalice.

Fig. 3 Pregtirea rostului de sudur pentru un cordon HY. Forma rostului i terminologie dup DIN 1912 -1. Elementul de asigurare a topiturii poate fi meninut sau poate fi ndeprtat dup sudare

5. Forme constructive adecvate din punct de vedere al sudrii Sarcina esenial a proiectrii const n obinerea unei capaciti de preluare a sarcinii adecvate scopului utilizrii, n siguran i cu costuri minime. 1. Recomandri generale pentru proiectare Recomandrile prezentate mai jos trebuie s fie neaprat luate n considerare n procesul de proiectare. Acestea sunt ordonate n funcie de elementele care condiioneaz sudabilitatea, materialul, proiectarea i execuia. a) Materialul

1) Se va acorda obligatoriu atenie sudabilitii materialului de baz i adecvabilitii materialului de adaos. La componentele complicate, la care exist o aglomerare a cordoanelor de sudur, se vor utiliza numai materiale cu capacitate de curgere (oeluri cu granulaie fin). Datorit puternicului efect de concentrare n domeniul rezistenei la oboseal, utilizarea oelurilor cu rezisten ridicat, scumpe, nu aduce avantaje.

2) Se vor evita sudurile de col ale profilelor laminate din oeluri turnate necalmat i n domeniile de deformare la rece a componentelor (mbtrnire, rupere fragil).

b) Solicitri 3) La alegerea formei constructive se va ine cont de particularitile sudrii. Principial nu se

vor imita construciile turnate, nituite sau cele cu uruburi. 4) Se vor folosi elemente constructive simple, benzi plate, profile laminate, evi .a. 5) Cea mai sigur mbinare prin sudur, n special la solicitri dinamice, este mbinarea cap la

cap. 6) Se va urmri realizarea unui flux de for neperturbat i se vor evita concentratori i salturi

de rigiditate. 7) Cea mai bun construcie sudat este aceea la care se sudeaz cel mai puin, adic are puine

cordoane de sudur, respectiv topitur de sudur. Prin aceasta se obine reducerea tensiunilor proprii i a deformrilor. Dac nu se pot evita aglomerrile de cordoane de sudur, se vor utiliza piese de adaos din oel turnat, oel forjat sau table cu muchii ndoite.

7 8) Cordoanele de sudur se vor amplasa n zonele mai puin solicitate ale construciei. Dac

acest lucru nu este posibil se vor prevedea cerine de calitate ridicate. 9) Cordoanele nu vor fi amplasate pe suprafeele de legtur. 10) Rdcina cordonului nu va fi amplasat ntr-o zon solicitat la traciune (efect de

concentrare). 11) Cordoanele de col vor fi pe ct posibil pe ambele pri (duble) i concave n cazul

solicitrilor dinamice. 12) Componentele solicitate la torsiune vor avea pe ct posibil seciuni tubulare nchise (eav,

cheson). 13) Profilele asimetrice fa de planul de ncovoiere vor fi solicitate numai n centrul de forfecare

sau vor fi asamblate ntr-un profil de grind simetric (de exemplu oel U).

c) Execuie 14) Dac nu poate fi evitat solicitarea la traciune pe direcia grosimii componentelor, se vor

lua msuri constructive adecvate i se vor folosi oeluri cu gtuirea necesar pe grosime. 15) Locurile de sudur vor fi uor accesibile i vor putea fi executate impecabil prin procedeul

de sudare ales. 16) Se va suda preferenial n poziia de cad (lucru la orizontal, linia medie a cordonului n

poziia vertical, stratul de acoperire sus) 17) Se va alege procedeul de sudare economic, de exemplu sudur n puncte la seciuni subiri,

sudarea mecanic sau automat adesea mai favorabil dect cea manual .a. 18) Nu se va prescrie o clas de calitate prea ridicat. 19) Tratamentul termic se va prescrie numai atunci cnd este impus de sigurana componentei

sau de calitatea execuiei. 20) Trebuie s se poat efectua controlul nedistructiv prescris pentru cordoane de sudur.

Controlul prin radiaii i ultrasonic este numai condiionat aplicabil la suduri cu rost incomplet ptruns (de exemplu sudur n col).

2. Exemple de forme constructive Componentele sudate se compun de cele mai multe ori din forme constructive care se repet (de exemplu nervuri, butuci, mbinri prin bare). innd cont de recomandrile prezentate anterior, n tabelul 3 sunt prezentate cteva forme constructive fundamentale. Alte exemple din construcia de maini, construcii metalice i de recipieni sub presiune se gsesc n capitolele corespunztoare.

Tabelul 3 Nr. Nefavorabil Favorabil Observaii

1

Se vor prefera cordoane ca la cap Atenie la flux neperturbat de fore. n (a) i (b) s-a imitat asamblarea prin nituire.

2

Se vor evita trecerile brute de grosime ale tablelor. Fluxul de fore favorabil prin trecere treptat (b i c). La sarcini mari nclinarea nu mai mare dect l: 4. Se va prefera mbinarea conic (c).

8 Nr. Nefavorabil Favorabil Observaii

3

Se va evita solicitaterea de traciune a tablelor sudate dup direcia grosimii cordonului. Pericol de ruperi n terase datorit capacitii reduse de modificare a formei n direcia grosimii, favorizat de incluziuni nemetalice.

4

Pe ct posibil cordoanele de col vor fi aplicate pe ambele pri. Cordoanele concave sunt cele mai favorabile n special n cazul solicitrilor dinamice (efectul de concentrare redus).

5

Reducerea cordonului nu va fi amplasat n zona de traciune.

6

Nu se vor alege ca model asamblrile nituite. Tablele se vor mbina pe ct posibil cap la cap cu profile L sau T.

7

mbinri cap la cap: la (a) a fost evitat mbinarea nituit. Tablele subiri vor avea margini ndoite i suduri cap la cap (f).

8

Atenie la buna accesibilitate la cordoanele de sudur. La a) cordoanele sunt aproape inaccesibile.

9

Profile chesonate: forma (a) incorect din punct de vedere al sudrii, ca model a se evita o construcie nituit, prea multe cordoane, prea scump. La tablele groase (b), la tablele subiri (c).

10

Rigidizarea marginilor: nici aici mbinarea nituit nu va fi luat ca model ca n cazul (a) i (b).

11

Consol: se va evita fisurarea prin dispunerea corect a cordonului de sudur; tensiunile sunt reduse prin folosirea unei seciuni T - n zona de traciune (b).

9 Nr. Nefavorabil Favorabil Observaii

12

Capete de furc: forma (a) incorect din punct de vedere al sudrii, rdcina cordonului inaccesibil (unghi de baz ascuit!).

13

Prghii: forma (a) incorect din punct de vedere al prelurii sarcinii dar scump; (b) este corect din punct de vedere sudare, ieftin i simpl.

14

Tambur de cablu: forma (b) are mai puine componente, aspect mai bun datorit suprafeelor externe netede.

15

Lagr: formula (a) i (b) incorecte din punct de vedere sudare vezi i rndul 12a, forma (c) este simpl i ieftin.

16

Corp de roat: se vor evita formele (a) i (c), cu prelucrri suplimentare. Centrarea butucului la (b) este dificil, alezajul este ntrerupt de rost.

17

Utilizarea materialului: la decuparea flanei (2) materialul rmas (3) poate fi utilizat pentru capacul (l), dac d1 < d2.

18

Cordoanele de sudur nu vor fi, pe ct posibil, dispuse pe suprafee prelucrate prin achiere. Dac nu, cordonul se va scufunda astfel nct s rmn grosimea de cordon suficient.

10 Nr. Nefavorabil Favorabil Observaii

19

Plac de protecie; la table subiri deformarea (a) este datorat contraciei cordonului sau dilatrii aerului inclus la recoacerea de detensionare. Din acest motiv se va prevedea orificiul (b) sau se va folosi o pies intermediar (c) (mai scump).

20

Nervuri, table de sprijin: se vor decupa i la coluri (b). La (a) aglomerare de cordoane (pericol de fisurare), psuire prealabil i topirea colurilor. Valori orientative: b a 1,5 t; c t; e 2a.

21

Sudarea unor piese intermediare din oel turnat sau forjat (c) i (d) n cazul unor solicitri ridicate, pentru evitarea aglomerrilor de cordoane i mbuntirea fluxurilor de for. Cordoane controlabile.

22

n domeniul deformat la rece inclusiv domeniile limitrofe de 5 grosimea tablei se poate suda numai dac: componentele au fost recoapte normal

nainte de sudare; la oeluri de construcii se respect

urmtoarele valori limit pentru (r/t): max in mm 50 24 12 8 4

min ( / ) 10 3 2 1,5 1t

r t

23

Dac profilele nu sunt ncrcate n centrul de torsiune M, ca de exemplu la forma (a) la care sarcina este n planul centrului de mas, apar solicitri suplimentare de torsiune i normale.

24

Numai profilele nchise (c) i (d) sunt adecvate prelurii momentelor de torsiune, seciunile deschise (a) i (b) nu sunt rigide la torsiune.

11 Nr. Nefavorabil Favorabil Observaii

25

Se va acorda atenie aplicrii corecte a forelor. La (a) ochetul este sudat pe peretele elastic la ncovoiere a grinzii (2). Pericol de fisuri la (3). Ochetul se va proiecta ca o consol i va fi trecut prin grind (b).

26

n domeniile de aplicare sau de divergen a forelor, precum i n cele de frngere i curbur sunt necesare rigidizri. La grinda I cu inim frnt apar fore suplimentare Fu (a). Acestea solicit inima la ncovoiere dup o direcie perpendicular pe planul inimii (a), recomandndu-se rigidizare prin nervuri (b).

27

Sudur n puncte; locul sudurii trebuie s fie accesibil unor electrozi drepi.

28

Sudur n puncte: se vor prevedea suprafee de aplicare suficient de mari pentru electrozi. La (b) pericolul atingerii laterale.

Observaie: O problem de proiectare nu se rezolv optim numai prin aplicarea ca reete a recomandrilor i a regulilor de alegere a formei constructive. Problema trebuie regndit din nou de fiecare dat prin cunoaterea tuturor factorilor de influen (condiii de exploatare, fluxul forelor etc.).

6. mbinri sudate n construcia de maini Generaliti n construcia de maini sudarea servete n principal la realizarea unor componente solicitate dinamic. Rezistena la oboseal a acestor componente depinde de o multitudine de factori de influen, de exemplu material, concentratori de tensiune, tensiuni proprii, starea suprafeelor. Diferenele determin o mprtiere mare a valorilor rezistenei la oboseal chiar ntre iruri de experimente comparabile, calculul de rezisten devenind astfel aproximativ. Proiectantul va avea ca obiectiv principal conducerea corect a fluxului forelor i reducerea concentratorilor de tensiune. Pentru exemplificare, o sudur transversal sau captul unei suduri longitudinale determin deja o scdere pronunat a rezistenei la oboseal n zona respectiv. Oelurile cu rezisten la rupere ridicat sunt mai sensibile la concentratori, iar rezistena la solicitri dinamice a acestora nu crete n aceeai msur ca rezistena static. Amplitudinea maxim ce poate fi preluat este practic independent de rezistena static n cazul existenei unor concentratori puternici, din acest motiv la construciile sudate se folosete oelul de construcii economic tip OL37.

12 Este economic a se alege un oel cu rezisten superioar numai n cazul existenei unei pretensionri ridicate sau la un numr redus de cicluri de solicitri, adic n domeniul durabilitii nelimitate. mbinri prin suduri n puncte Recomandri generale La sudarea n puncte piesele plane presate una pe alta sunt sudate de regul lenticular. Sudarea n puncte este un procedeu de execuie economic att pentru producia de mas i serie ct i pentru cea de unicate. Bine sudabile sunt oelurile nealiate cu coninut de carbon C 0,1%, benzi i table. Pot fi sudate n puncte i oeluri aliate, metale uoare, aliaje de cupru i nichel, materiale cu acoperiri i placri sau combinaii de metale. La sudarea ntr-un singur strat (dou table) se pot suda n puncte table cu grosimi ncepnd de la 0,1 +0,1mm, la mai multe straturi (mai multe table) se pot suda pn la 20 + 20 + 20 mm. n practic predomin intervalul de grosimi 0,52 mm. Sudurile n puncte se pot utiliza la table, profile sau alte componente plane, pentru preluarea i transmiterea forelor, poziionarea componentelor, precum i pentru realizarea unor cordoane etane ale rezervoarelor. n funcie de forma constructiv a mbinrilor, punctele de sudur ale mbinrilor suprapuse, respectiv paralele sunt supuse la forfecare, traciune, exfoliere sau torsiune (fig. 5). Este de dorit ca sudurile n puncte s fie solicitate la forfecare sau traciune. La solicitarea prin traciune, de regul, punctul de sudur poate prelua numai o treime din sarcina pe care o poate prelua prin forfecare. Pentru alegerea diametrelor punctelor de sudur sunt valabile urmtoarele valori orientative. Grosimea tablei t, n mm 1,5 2 3 4 5 Diametrul corespunztor al punctului d , mm 5 6 8 10 12

Fig. 5 Solicitri ale sudurilor n puncte a) Forfecare; b) Traciune (nefavorabil); c) Exfoliere (de evitat); d) Torsiunea unui punct individual (de evitat)

13

Fig. 6 Exemple de mbinri la sudare n puncte a) Un singur rnd i strat b) Dou rnduri, un strat c) Dou rnduri decalate, un strat d) Dou rnduri i dou straturi

Este de dorit a se realiza mbinri simetrice cu eclise (fig. 6 d). O cretere a capacitii portante se poate obine prin mbinri combinate sudur n puncte i ncleiere, la care trebuie s se in cont de mbtrnirea adezivului. Un alt avantaj const n faptul c, n zona suprapunerii, se poate renuna la substane de etanare sau benzi de etanare, ca msuri de protecie anticoroziv. La mbinrile n mai multe straturi tablele mai subiri se vor dispune ntre tablele mai groase.

7. Calculul construciilor sudate Suduri de col

Fig. 8 Cordoane de sudur de col a) Cordon drept (1 punct teoretic de rdcin, 2 flux de for, a - grosimea cordonului) b) Cordon concav c) Cordon convex d) Grosimea a a cordonului n cazul mbinrii oblice e) Grosimea a a cordonului pentru un cordon cu laturi inegale: a = 0,5 2 ; z1 (z1 < z2)

Grosimea de calcul a este egal cu nlimea pn la punctul teoretic de rdcin a triunghiului isoscel inscriptibil n seciunea cordonului (v. fig. 8 a pn la e). Lungimea de calcul a cordonului l este egal cu lungimea liniei de rdcin, totui nu se iau n considerare cratere precum i nceputul sau sfritul cordonului, la care grosimea cordonului nu este egal cu grosimea cerut. Cordoanele de sudur de col pot fi considerate la verificarea rezistenei numai dac lungimea lor l 6a i minim 30 mm. Lungimea de calcul a cordoanelor individuale aplicate pe flancuri poate fi considerat maxim 150a. 4.2 Verificarea rezistenei Complexitatea solicitrilor din cordoanele de sudur este foarte mare. Din acest motiv, se lucreaz numai cu tensiuni medii, iar de distribuia neuniform a tensiunilor se ine cont prin limitarea lungimii cordoanelor i reducerea rezistenelor admisibile. Tensiunile proprii i vrfurile de tensiuni pot fi neglijate n cazul unor execuii corecte din punct de vedere al sudrii. Tensiunile care trebuie s fie determinate n cordoane se pot compune, conform fig. 9, din:

14 Tensiuni normale s^ , transversale pe direcia cordonului. Sunt determinante pentru calculele

cordoanelor cap la cap i n col. Tensiuni normale s, paralele pe direcia cordonului. Au importan redus n construcii

metalice. Sunt neglijabile n cazul sarcinilor predominant statice i nu trebuie luate n considerare. Tensiuni tangeniale t^ , transversale pe direcia cordonului. Apar la cordoane de col ncrcate

frontal (v. fig. 8 d). Tensiuni tangeniale tll, paralele pe direcia cordonului. Apar la cordoane de col i la mbinri

care introduc fore transversale (v. fig. 8 c). Pentru cordoane cap la cap i de col, componentele individuale ale tensiunii s^ , tll ,t^ (fig. 9) pot fi calculate individual, dup relaiile (1)(3). Din aceste componente va rezulta tensiunea echivalent

a22

||2

ech ++= ^^

^^ ,, || Tensiuni din cordonul de sudur conform relaiilor (1)(3) a Rezistena admisibil n cordonul de sudur (tensiune limit n cordonul de sudur)

Pentru cordoane de sudur trebuie s se verifice n principiu c tensiunea echivalent, rezultat din tensiunile existente, nu depete rezistena admisibil n sudur (tensiunea limit din sudur).

Fig. 9 Notarea tensiunilor din cordonul de sudur a) Cordoane cap la cap b) Cordoane n col

mbinri cu cordoane de col solicitate la ncovoiere i fore transversale n cazul mbinrilor rigide ale grinzilor, trebuie s se acorde atenie faptului c centrul de greutate al cordonului de sudur, corespunztor suprafeei mbinrii Aw, s se afle pe ct posibil pe axa de greutate a elementului ce urmeaz a fi mbinat. Deplasrile mai mari ale axelor (Dy n fig. 10 b i c) din domeniul mbinrii trebuie s fie luate n considerare la verificarea rezistenei. Pentru calculul momentelor de inerie Iz ale cordoanelor de sudur, n cazul cordoanelor de col, axele de greutate ale suprafeelor cordonului de sudur se consider a fi amplasate n punctul teoretic de rdcin, vezi figura 10 c. Pentru o mbinare cu cordoane de col, distribuia tensiunilor datorate unui moment ncovoietor este conform cu cele prezentate n figura 10 d

ayIM

z

=^ (2)

M Moment de ncovoiere pentru mbinarea prin sudur Iz Moment de inerie al seciunii cordonului, y Distana pn la axa de greutate x a suprafeei mbinate prin sudur, s a Rezistena admisibil n cordonul de sudur (tensiunea limit n cordonul de sudur)

15

Fig. 10 mbinri cu cordoane de col solicitate prin momente de ncovoiere i fore transversale a) mbinarea cu cordon de col cu M i Fq b) Seciunea de grind cu date asupra cordonului c) Suprafee ale cordoanelor de sudur Aw, reduse la linia rdcinii d) Distribuia tensiunii de ncovoiere s ^ din cordonul de sudur e) Tensiunea medie de forfecare t || din cordonul de sudur

La mbinarea cu cordoane de col corespunztor figurii 10, transmiterea forelor transversale are loc numai prin cordoanele de sudur ale inimii. Asemntor cazului grinzilor de ncovoiere, pentru simplificarea calculului poate fi considerat tensiunea tangenial medie

a|| A

F aws

q == (3)

Fq Fora transversal n planul inimii AwS Suprafaa cordonului de suduri a mbinrii inimii, s a, t a Rezistena admisibil n cordonul de sudur (tensiunea limit din cordonul de

sudur)