Proiect

TSP

Student :

Andon Alis-

Gheorghe

Profesor :

Cicic Dumitru

An Universitar

2012-2013

1

Cuprins Pag.

1.Capitolul 1.Analiza desenului constructive al ansamblului ce urmeaza a fi sudat .3.

2.Capitolul 2.Analiza sudabilitatii materialului de

baza5.

3.Capitolul 3.Alegerea/Stabiliea procedeului de sudare

11

4.Capitolul 4.Necesitatea preincalzirii si a tratamentului

termic final..14

5.Capitolul 5.Calculul Parametrilor regimului de

sudare..14

6.Capitolul 6.Proiectarea operatiilor tehnologice in

succesiunea lor.....16

7.Capitolul 7.Alegerea masinii de sudat 19

8.Capitolul 8.Normarea consumului de manopera si

energie..21

9.Capitolul 9. Stabilirea mijloacelor si metodelor de

control .22

10.Capitolul 10. Bibliografie ...24

2

Capitolul 1. Analiza desenului constructive al ansamblului ce urmeaza a fi sudat

Capitolul 1.1. Configuratia geometrica a ansamblului

Elementele componente ale procedeului analizat sunt indicate in tabelul 1.

Tabel 1

Nr.crt comementnete Matle Diemgensauni El pone ria i

d ab rit Schema Observatii

1

2

Profil semicerc 1

Profil semicerc 2

500x0.5x50

500x0.5x50

1000 buc

1000 buc

1.2 Numarul si dimensiunile componentelor

Piesa este formata din doua component in profil semicircular cu diametrul intregii piese de 500 mm, lungimea talpilor de 50 mm, si o grosime 0.5 mm iar o lungime de 4500 mm, pozitionate una peste alta. Materialul din care sunt executate componentele este X2CrNi19-11

1.3 Conditii tehnice. Clasa de calitate

Exista 3 clase de calitate :

Clasa de calitate I - reprezinta puncte sudate cu rezistenta mecanica ridcata( corespund conditiilor impuse) si piese sudate fara amprente ale electrozilor de contact.

X2CrN

3

Clasa de calitate II - reprezinta puncte sudate cu rezistenta mecanica ridicata, dar piesele sudate prezinta amprente ale electrozilor de contact

Clasa de calitate III - reprezinta puncte sudate cu rezitenta mecanica mica si piese sudate cu amprente ale electrozilor de contact

Otelurile inoxidabile sudate prin rezistenta in puncte se impart in 3 categorii:

Austenitice Feritice Martensitice

Acestea sunt caracterizate prin :

Sensibilitate la incalzire Conductibilitate termica si electrica scazuta Temperature de topire ridicata Rezistenta mecanica ridicata la temperature inalte Coeficient de dilatare termica ridicat Rezistenta de contact mare in raport cu otelurile carbon

Aceste oteluri se utilizeaza in diverse aplicatii datorita rezistentei ridicate la coroziune ce poate fi afectata prin procesul de sudare.

Masuri la sudare :

Se va depasi rapid intervalul de temperature cuprins intre 500-800 oC prin utilizarea unui regim dur

Curentul de sudare este cu 20 pana la 30% mai mare decat la sudarea otelurilor carbon datorita conductivitaii electrice mai scazute

Utilizarea unor forte de apasare cu circa 50% mai mari decat la sudarea otelurilor carbon( datorita rezistentei mecanice mai ridicate)

Puncte de dimensiuni mai mici si mai multe la numar datorita tensiunilor si deformatiilor ce apar la sudare

Curatarea mai atenta a suprafetelor datorita rezistentelor de contact mai mari

4

1.4 Calculul necesar materialului de baza

Fig.1 Tabla X2CrNi19-11 885 4500

L= 2*50+250*3.14 = 885 mm

Mpiesa 1=V* = 88.5*100*7.8=69030 g

Mprodus =2*69.03=138.06 kg

Mtotala =138.06*4500=621270 kg

Capitolul 2. Analiza sudabilitatii materialului de baza

2.1 Prezentarea caracteristicilor( chimice, fizice si metalice) ale materialului de baza.

Compozitia chimica a otelului X2CrNi19-11 este prezentata in tabelul 2.

Tabel 2. Compozitia chimica X2CrNi19-11

CMax 0.33

Si

Max 1

Mn

Max 2

Ni

10-12

PMax 0.045

SMax 0.015

Cr

18-20

Ni Max 0.11

Proprietatiile mecanice ale otelului X2CrNi19-11 sunt prezentate mai jos

Rezistenta la tractiune(Rm) : 460-700 [MPa]

5

45

Energia la impact(KV) : +20o -196o [J]

60 60

Alungirea la rupere (A) : 35-45 %

Duritatea Brinell : 215 HB

2.2 Calculul teoretic al indicilor de sudabilitate( Determinarea

structurii materialului de baza)

Pentru aflarea structurii materialului de baza X2CrNi19-11 se utilizeaza diagram Schaeffler deoarece suma elementelor de aliere este mai mare decat 10.

Cromul echivalent

Cre= Cr+2Si+1.5Mo+5V+5.5Al+1.75Nb+1.5Ti+0.75W

Cre min = 18+2*1= 20

Cre max = 20+2*1= 22

Nichelul echivalent

Nie=Ni+Co+0.5Mn+0.3Cu+30C+2.5N

Nie min = 10+0.5*2+30*0.33+2.5*0.11=21.17

Nie max = 12+0.5*2+30*0.33+2.5*0.11=23.17

6

Fig. 2 Diagrama Schaeffler

In urma calclului Cromului si Nichelului echivalent, structura materialului X2CrNi19-11 este una austenitica, se afla in zona I iar principal problema o pune fisurarea la cald.

Relatii de calcul a temperaturilor de transformare

Temperatura de topire :

Tm1 =1536-90C

7

Tm2=1536-78*C-7.6*Si-4.9Mn-38S

Tm1=1536-90*0.33= 1506.3o

Tm2= 1536-78*0.33-7.6*1-4.9*2-38*0.015= 1492.29o

Temperatura Ac3

1.Ac3=902-255*C+19*Si-11Mn-5Cr+13Mo+50V-20Ni

Ac3 min=524.85o

Ac3max= 474.85o

2.Ac3=937.2-436.5C+56Si-19.7Mn-16.3Cu-26.6Ni-4.9Cr+38.1Mo+124.8V+ 136.3Ti-19.1Nb+198.4Al+3315B

Ac3min=455.56o

Ac3max=392.56o

3.Ac3=910-203 �-15.2Ni+44.7Si+104V+31.5Mo+13.1W-30Mn-20Cu+700P+ 400Al+820As+400Ti

Ac3min = 797.59o

Ac3max= 627.19o

4.Ac3=910-416C-228C2-40Cr-50Mn-40Ni+800P+60V+130Mo+50S

Ac3min=-435.35o

Ac3 max=-595.35o

Relatia nu poate fi aplicata pentru otelul X2CrNi19-11

Temperatura Ac1

1.Ac1=739-22*C+2Si-7Mn+14Cr+13Mo-13Ni+20V

Ac1min=940.23o

Ac1max=843.74o

8

2.Ac1=750.8-26.6C+17.6Si-11.6Mn-22.9Cu-23Ni+24.1Cr+22.5Mo-39.7V-5.7Ti+ 232.4Nb-169.4Al-894.7B

Ac1min=940.23o

Ac1max=942.43o

3.Ac1=729-10.7Mn-16.9Ni+29.1Si+16.9Cr+290As+6.39W

Ac1min=865.9o

Ac1max=865.9o

4.Ac1=723-30Ni-25Mn-5Co+25Si+30Al+25Mo+50V

Ac1min= 398o

Ac1max=338o

Temperatura de inceput de transformare perlitica

Ps=650-11Mn+17Cr+17Mo-1

Psmin=933o

Psmax=967o

Temperatura de inceput si sfarsit de transformare bainitica

1.Bs=830-270C-90Mn-37Ni-70Cr-83Mo

Bsmin=-1069.1o

Bsmax=-1283.1o

Relatia nu poate fi aplicata pentru otelul X2CrNi19-11

2.Bs=656-58C-35Mn-37Si-15Ni-34Cr-41Mo

Bsmin=-232.14o

Bsmax=-330.14o

Relatia nu poate fi aplicata pentru otelul X2CrNi19-11

9

BF=Bs-120

1.BFmin=-1189.1o

BFmax=-1403.1o

2.BFmin=-352.14o

BFmax=-450.14o

Temperatura de inceput si sfarsit de transformare martensitica

1.Ms=512-453C-16.9Ni+15Cr-9.5Mo+217C2-71.5MnC-67.6CrC

Msmin=47.41

Msmax=-10.01

2.Ms=561-474C-33Mn-17Cr-17-21Mo

Msmin=32.58

Msmax=-1.42

3.Ms=521-353C-22Si-24.3-7.7Cu-17.3Ni-17.7Cr-25.8Mo

Msmin=-157.69

Msmax=-227.69

Relatia nu poate fi aplicata pentru otelul X2CrNi19-11

4.Ms=550-350C-40Mn-35V-20Cr-17Ni-10Cu-10Mo-8W+5Co+30Al

Msmin=-175.5

Msmax=-249.5

Relatia nu poate fi aplicata pentru otelul X2CrNi19-11

Mt=Ms-193-50C-5Cr-13Mo

1.Mtmin=-252.09

Mtmax=-319.51

10

2.Mtmin=-266.92

Mtmax=-310.92

3.Mtmin=-452.19

Mtmax=-537.19

4.Mtmin=-475

Mtmax=-549

Capitolul 3.Alegerea/Stabilirea procedeului de sudare

3.1 Prezentarea procedeelor de sudare posibile

Deoarece piesa necesita o imbinare sudata etansa, operatia de sudare se poate realiza prin urmatoarele procedee:

- Sudarea in linie cu puncte atinse,a) - Sudarea in linie cu puncte suprapuse, b) - Sudura etansa fara intreruperea curentului, c) - Sudura etansa cu modularea curentului, d)

Sudarea in linie este un procedeu de sudare electrica prin puncte(presiune), la care sudura se obtine intre fetele a doua piese stranse intre rolele de contact prin care trece curentul de sudare dirijat perpendicular pe piesele de sudat. Sudarea in linie este asemanatoare procedeului de sudare prin puncte, cu deosebirea ca in locul electrozilor de contact se folosesc rolele-electrod, racordate la secundarul transformatorului de sudare.Echipamentele sunt formate din :

- 1,2 - role electrod - 3,4 - componente de sudat - 5 cusatura sudata

11

F1

3

5

4

2F

Fig.3 Sudarea in linie cu

puncte atinse

Fig.4 Sudarea in linie cu

puncte suprapuse

12

Fig.5 Sudarea in linie fara

intreruperea curentului

Fig.6 Sudarea in linie in current modulat

13

3.2 Stabilirea procedeului optim prin metoda Electre simplificat.

In puncte atinse

Procedeu Calitate 7

Productivitate 8

Cost 8

Pi*N 77

In puncte suprapuse 9 9 9 90 Sudura fara intreruperea curentului 8 9 5 71

Sudura in current modulat 7 8 7 73 Pondere 3 3 4

Cu ajutorul metodei Electre-simplificat s-a ales procedeul de sudare in linie in puncte suprapuse.

Capitolul 4.Necesitatea preincalzirii si a tratamentului termic final.

Conform ISO SR EN 1011, otelul X2CrNi19-11 nu necesita tratament termic sau preincalzire.

Capitolul 5. Calculul parametrilor regimului de sudare.

Parametrii pentru sudarea in linie sunt urmatorii:

1.Grosimea tablei

S=5 mm

2.Latimea cusaturii in linie l;

l= 2s+2

l=12

3. Latimea rolelor- electrod K;

14

K=l+1=2s+3

K=13

4.Cadenta impulsurilor de current, n este numarul de puncte sudate in unitatea de timp, de obicei numarul de puncte/min;

3000 n=

�� = �3000� ; � +�

tc-timpul unui ciclu de sudare, in perioade;

ta- timpul de sudare, in perioade

tp- timpul de pauza, in perioade

Deoarece structura otelului X2CrNi19-11 este una austenitica, tc se alege o valoare cuprinsa intre 0.3 - 0.5.

� = 3000 = 6000 0.5

5. Pasul dintre puncte p; pentru realizarea unei cusaturi etanse, se considera

ca pasul maxim dintre puncte este de 85% din latimea cusaturii

� = 0.85 2� + 2 = 1.7� + 1.7

� = 10.2

6.relatia intre viteza de sudare si timpul de sudare se obtine

cu relatia urmatoare:

�� �� = 2.5� + 2.5

�� �� = 2.5 5 + 2.5 = 15

15

7.Relatia dintre curentul de sudare Is si viteza de sudare, determinate experimental, tine cont si de pierderile de caldura in componente, respective in rolele de contact:

�� = 7500 � + 1 + 1600 �� � + 1

�� = 7500 5 + 1 + 1600 1.4 5 + 1 = 23.83��

Capitolul 6.Proiectarea operatiilor tehnologice in succesiunea lor.

Pentru a realiza produsul, trebuiesc efectuate niste operatii premergatoare operatiei de sudare, si anume :

- Curatarea si deconservarea tablei. Este nevoie de aceasta operatie pentru ca tabla poate avea urme de rugina, praf, mizerii din cauza nepastrarii adecvate.

- Indreptarea tablei.Fiind un procedeu de sudare in linie, este absolut crucial ca tabla sa fie indreptata pentru a facilita formarea punctului de sudura.

- Stabilirea dimensiuni desfasuratelor si transpunerea acestora in planul de croire

Plan de croire

Fig.7.Plan de croire

16x1000 buc

- ----

Fisa Film

Marcarea pe table a desfasuratelor Debitarea mecanica utilizand un fierastrau mechanic Indoirea tablei Sudarea Control

Nr. crt

1

Denumir ea

operatiei

Curatarea si

deconser

Schita operatiei Utilaje si SVD-

uri

Curatare mecanica: - ciocane

pneumatice - polizoare

Paramet rii

tehnolo gici

Observati i

vare unghiulare - discuri de

hartie abraziva

2Debitarea

Fierastrau mecanic

17

Masina de indreptat pe 4 fete

3 Indreptar e

QUADROPRO FILER 23 S

4

Deformar e plastica

Instalatie de indoire a tablelor

5 Sudare

I=23.83 Ka

P=10.2 n=6000

6 Control Instalatie de Controlul

18efctuat incercari

la tractiune; Instalatie de

efectuat

incercari la

f

orfecare

Capitolul 7.Alegerea masinii de sudat

7.1 Denumire, date tehnice, scheme, imagini

este efectuat atat prin metode

distructiv e cat si

prin metode

nedistruct ive.

Am ales o masina de sudat fabricata in Romania si poarta numele de PPLLU-125. Masinile de sudare in line sunt prevazute cu doua role electrozi 3 si 5, intre care se introduc tablele de sudat. Presiunea dintre role se obtine cu ajutorul pedalei, care actioneaza un arc puternic de apasare a rolelor. Rola superioara 3 (cuprinsa in corpul 1), care imprima miscarea de inaintare, este antrenata de motorul electric 10 prin melcul 2, axul cardanic 6 si un reductor. Curentul dat de transformator se regleaza cu ajutorul unui comutator in trepte.

Rolele-electrozi pot fi dispuse longitudinal, adica pe aceeasi directie cu bratele portrole, conform figurii, sau transversal fata de acestea, ceea ce se obtine prin rotirea axului 11 cu 90°; la partea inferioara, carcasa 4 cu rola inferioara 5 se schimba cu ansamblul 7,8 si 9, la care se leaga axul cardani 6. Masinile moderne sunt echipate cu cilindri pneumatici, cu ajutorul carora se obtine o presare uniforma; vitezele de sudare variaza in limitele 0,8-4,4 m/min.

Procedeul se foloseste la sudarea rezervoarelor, a conteinerelor si a ambalajelor din table de otel in industria de automobile, tractoare, bunuri de consum etc. Prin acest procedeu pot fi sudate si tevi pe generatoare.

19

Fig.8 Masina

Capacitate nominala

KVA 125

Voltaj

V380

Frecventa

Hz 50/60

Curent secundar

de scurtcircuit

max KA 23

Ciclu de viata

%5.7/4.1

Racire apa

L/min 8

Forta de apasare maxima

kN10

PPLLU-125.

20

Capitolul 8 .Normarea Consulu de manopera si energie

8.1 Timpul necesar realizarii unei piese, timpul unitary, consumul de energie, costul consumul de energie etc.

Pentru a se putea vedea consumul de timp, pentru a putea organiza locul de munca si pentru a putea face unele calcule economice, este necesara normarea conumului de timp, manopera, energie.

Avem un loc de munca cu ciclu automat, deci :

��� � � �� = +

������ � �� + ��1 + � �2 + ��3 + 2 ��4 + ��5 + ��6 + 500 ��7 ��� ���

Tpi- timpul de pregatire incheiere, in minute, care are doua componente:

a).Tpi- nelegat de utilaj, care, pentru productia de serie mare si pregatirea complexa a lucrului, are valoarea Tpi=11 min;

b)Tpi- legat de utilaj, la care, pentru masini de sudat multipunct, timpul pentru fixarea si reglarea regimului de sudare este : Tpi=6min/lot

npiese- numarul de piese de sudat pe lot si este raportul dintre numarul de piese pe an si numarul de zile lucratoare pe an :

npiese=12000=48 piese/lot

253

n- numarul de puncte de sudat

Se considera n=4, deoarece se sudeaza cate 3 puncte odata

tb- timpul de baza pentru efectuarea unui punct, in minute:

tb=ts= 0.45 sec;

21

ta1- timpul ajutator pentru asamblarea pieselor: ta1=0.22 min

ta2- timpul ajutator pentru aducerea si asezarea pieselor : ta2=0.2 min

ta3- timpul ajutator pentru rotirea pieselor: ta3=0.002 min

ta4- timpul ajutator pentru avansarea ansamblului: ta4=0.001 min

ta5 -timpul ajutator pentru indepartarea ansamblului : ta5=0.22min

ta6- timpul ajutator pentru cuplarea masinii : ta6=0.01 min

ta7- timpul ajutator pentru ajustarea electrodului ta7=0

kde- coefficient ce tine seama de locul de munca(deservire): kde=1,1

kon- coefficient ce tine seamad e timpul de odihna si necesitati fiziologice: kon= 1.03

6�� = 48 + 4 0.45 + 0.22 + 0.2 + 0.002 + 0.001 + 0.22 + 0.01 1.1 1.03 = 2.9

= 3 ���/�����

Timpul unitar se calculeaza cu relatia

� �

�� = � �� + ��1 + � �2 + ��3 + 2 ��4 + ��5 + ��6 + 500 ��7 ��� = 2.69 ���

Capitolul 9. Stabilirea mijloacelor si metodelor de control

9.1 Stabilirea defectelor posibile si cauzele de aparitie

Defectele imbinarilor realizate dupa acest procedeu sunt similar cu cele de la sudarea prin puncte. In plus, pot aparea defecte privind nrealizarea etanseitatii. Pentru remedierea defectelor de aces gen trebuie schimbata modularea sau se mareste diametrul punctelor sudate.

22

9.2 Alegerea metodelor de examinare nedistructive si distructive

In ceea ce priveste controlul sudurilor, aceasta consta in executarea urmatoarelor incercari

-incercarea la forfecare- tractiune, este asemanatoare cu cea de la sudarea prin punctel cusatura solicitata se gaseste pe zona central a portiunii suprapuse, pe toata latimea eprvetei, perpendicular pe directia solicitarii

- incercarea macro si microscopic se realizeaza atat in sectiunea longitudinal pe axa cusaturii, cat si in sectiunea perpendicular pe axa cusaturii, urmandu-se modul de suprapunere a punctelor, uniformitatea dimensional, defecte interne ( pori, retasuri, expluzari, supraincalziri etc)

- incercarea la duritate se efectueaza in sectiunea longitudinal si transversal a cusaturii

- incercarea radiografica se realizeaza pe directia cusaturii cu scopul detectarii neomogenitatilor de formare a punctelor suprapuse, a fisurilor, porozitatilo etc. Se utilizeaza numai la lucrari de mare importanta

- incercarea la etanseitate specifica sudarii in linei, are ca scop verificarea calitatii imbinarii din punct de vedere al etanseitatii. Proba consta din sudarea pe contur a doua table plane suprapuse, de aceasi grosime ca cele utilizate in fabricatie. In mijlocul uneia din table se sudeaza o teava, si prin intermediul unui sistem hydraulic se mareste presiunea in interiorul perne formate din table.

23

1.

2.

3.

4.

Bibliografie

Gabriel Garleanu-"Tehnologii de sudare prin presiune", editura Printech 2011 www.steelnumber.com

http://www.robotics.ucv.ro/flexform /aplicatii/ite/Carstea%20Viorica%20- %20Aplicatii%20educationale%20in%20 domeniul%20mecatronicii/debitare%20 mecanica.html SR EN 1011-1

24