Sudarea metalelor si aliajelor neferoase

Sudarea metalelor si aliajelor neferoase

Metalele neferoase si aliajele lor se sudeaza pe scara larga prin procedeul cu gaz .

In functie de temperatura de topire si de conductivitatea termica a metalului sau a aliajului respectiv se alege marimea suflaiului si in multe cazuri chiar gazul combustibil. Pentru metale neferoase cu temperature joase de topire si in special pentru sudarea grosimilor reduse este preferabila folosirea unui gaz combustibil care sa nu dezvolte o temperature foarte mare; la sudarea acestor metale nu este necesara degajarea unei cantitati mari de caldura in zona reducatoare , iar daca este fosita acetilena , se recurge la aer comprimat in loc de oxigen. In schimb alte metale neferoase , cum este cuprul care desi nu are o temperatura de topire prea inalta (1083˚C), insa avand o conductivitate termica foarte mare, in special la sudarea grosimilor mai mari, necesita suflaiuri mult mai puternice , in comparative cu cele folosite la sudarea otelului.

Sudarea aluminiului si aliajelor de aluminiu. Aluminiul si aliajele de aluminiu se sudeaza pe scara larga prin procedeul cu gaz. Aluminiul avand masa specifica de 2,7 kg/dm³ face parte din clasa metalelor neferoase usoare. Fabricarea in tara a aluminiului ai a aliajeloer de aluminiu va da posibilitatea asimilarii pe scara larga a constructiilor din acest metal. Aluminiul avand o temperatura de topire de numai 600˚C, iar aliajele de aluminiu sub aceasta temperature, pentru sudarea tablelor mai subtiri de 1 mm se rcomanda folosirea flacarii de hydrogen sau de gaze naturale in amestec cu oxigenul. Datorita conductivitatii mari a aluminiului, la grosimi de material peste 1 mm este necesara folosirea flacarii oxiacetilenice.Pentru sudare, aluminiul prezinta urmatoarele caracteristici:

topirea se produce brusc, fara sa treaca in starea plastica si deoarece are o conductivitate termica mare, zona ajunsa in stare lichida este si ea mare, incat se pot produce strapungeri; in timpul sudarii , piesa nu trebuie solicitata deoarece rezistenta partilor aduse in stare lichida este extreme de redusa.

Coeficientul de dilatare al aluminiului fiind mult mai mare decat al otelului, se produc deformatii mari ale ansamblurilor sudata

Pentru sudare, se recomanda o flacara cu exces foarte mic de acetilena, in care caz este impiedicata formarea oxidului de aluminiu Al2O3 presiunea oxigenului se regleaza cu 0,3-0,4 daN/cm² mai mica decat la sudarea otelului , in care caz se obtine o flacara cu exces mic de acetilena.

Ca metal de adaos , la sudarea aluminiului si a aliajelor de aluminiu se folosesc fasii decupae den materialul de baza, deoarece sortimentul materialelor de adaos pentru aluminiu si aliaje de aluminiu se fabric ape scara redusa. In mod curent se fabrica urmatoarele:

vergele de aluminiu pentru sudarea conductelor electrice, contactelor etc.;

vergele de aluminiu-cupru pentru sudarea duraluminiului;

vergele turnate dn aliaje de aluminiu-siliciu pentru sudara pieselor turnate din aluminiu sau aluminiu-zinc

vergele de aluminiu-zinc-magneziu si aluminiu-siliciu-magneziu pentru sudarea constructiilor din aceste aliaje; instalatii pentru industria alimentara, constructii navale, utilaj chimic etc.

Inainte de sudare , piesele se degreseaza si se decapeaza pe o portiune de 25-30 mm de la marginile tablelor, care se acopera cu fluxuri.Deoarece fluxurile provoaca coroziuni , dupa sudare fluxul trebuie complet indepartat de pe linia de sudura .

Tablele cu grosimea pana la 1,5 mm se recomanda sa fie sudate cu margini rasfrante , in care caz nu mai este necesar metal de adaos. Tablele cu grosimea pana la 5 mm se sudeaza in I , iar cele mai groase in V; grosimile peste 12mm se sudeaza in X. Pentru sudare, tablele cu grosimea peste 3 mm se preincalzesc la 300-350˚C.In caz contrar fiind necesar ca la inceputul sudarii sa fie folosite regimuri mai intensive

Tablele cu grosimile peste 5 mm se sudeaza prin metota spre dreapta sau mai productive prin metoda cu dubla cusatura.La sudarea spre stanga sau spre dreapta, tablele se aseaza sub un unghi mic, astfel incat rostul sa fie usor accesibil.

Msa de sudura se acopera cu un material izolant sau cu azbest. Se recomanda ca tablele subtiri (sub 1 mm),se executa la distante de 60-70 mm , iar la tablele de 1-1.5mm, la distante de 150-250 mm. In cazul sudarii tablelor cu grosimea peste 2 mm si cu lungimi peste 250mm, rostul se va mentine deschis la 1/50 cu ajutorul unei pene in sensul de sudare. In fig 4.25 se prezinta modul de prindere si de sudare a tablelor de aluminiu .

FIGURA

Prinderea si sudarea tablelor de aluminiu:

a)     table cu grosimea sub 1 mm cu prinderi de sudura;

b)     table cu grosimea intre 1-2 mm cu prinderi de sudura;

c)     sudarea tablelor cu grosimea peste 2mm

d)     1 si 2 ordinea de sudura; 3- pana de mentinere a rostului deschis: cu sageti se arata sensurile de sudare.

Sudarea cuprului si a aliajelor de cupru. Cuprul avand masa specifica de 8,9 kg/dm³ face parte din grupa metalelor neferoase grele. Este folosit pe scara larga in stare aproape pura; CuE (STAS 270/1-74) cu puritate peste 99,95% Cu in industria electrotehnica si cupru rafinat cu puritate peste 99% Cu pentru aparate si instalatii in industria chimica si alimentara.La sudare, cuprul prezinta urmatoarele caracteristici:

la temperature de topire, el devine foarte fluid si absoarbe gaze, in special oxigen si hidrogen ; oxidul cupros Cu2O se dizolva in cupru si-l face fragil, iar la racire- oxidul cupros si hidrogenul formeaza vapori de apa, provocand asa-numita "boala de hidrogen:" a cuprului;

are o conductivitate termica foate mare ( de 6 ori mai mare decat a otelului), din care cauza necesita la sudare flacari puternice ;

este fragil intre temperaturile de 450-650˚C, astfel incat intre aceste temperature este interzisa ciocanirea ;

avand un coefficient mare de dilatare si contractie , este necesar sa fie luate precautii in timpul sudarii , asigurandu-se un rost deschis spre capatul care se sudeaza .

Ca metal de adaos sunt folosite bare de cupru-argint (Cu-Ag) cu 1% Ag, cu diametrul 4-8mm cu lungimea de 1mm comform STAS 295-71; argintul se aliaza bine cu cuprul si fluidizeaza baia de sudura. Pot fi folosite si bare de cupru electrolitic CuE (STAS 270/2-74) sau sarme de cupru cu 0,2%P si 0,2-0,3% SI fosforul si siliciul sunt elemente dezoxidante si fluidizante ale baii de sudura . Se folosec fluxuri cu 60-70% borax , 10-20% acid boric si 20-30% sare de bucatarie .

Dupa sudare, sudura trebuie ciocanita atat in stare fierbinte peste 650 ˚C, cat si in stare rece, sub 450˚C.Ciocanirea se executa prin batai dese si usoare cu un ciocan de 500 g.

Sudarea altor metale neferoase. Magneziul, este un metal usor, este mult folosit in constructia de masini sub forma de aliaje turnate cu continut de mangan (1-2 %) sau de aluminiu (3-6% sau 10-20%). Acesta se sudeaza cu puteri ale flacarii de 50-70 l/h acetilena pentru fiecare milimetru de grosime de material.Piesele de sudat laminate se preincalzesc la 250-350s C ,iar cele turnate pana la 400˚C. Flacara trebuie reglata cu un mic exces de acetilena. Oxidul de magneziu care se formeaza impiedica buna aliere, si de aceea sunt necesare fluxuride cloruri de litiu si magneziu, amestecate cu fluoruri de calciu bariu sau de aluminiu. Dupa sudare , piesele se lasa sa se raceasca incet ,in special cele turnate, apoi fluxul se indeparteaza si se spala piesele cu lesie si cu apa.

Aliajele de magneziu: Mg-Mn , Mg-Al-Zn, Mg-Zn-Zr etc., sub forma de piese turnate, inainte de sudare, se preincalzesc la 300...350˚C, iar dupa sudare se racesc lent. Se folosesc aceleasi fluxuri ca si la sudarea magneziului si o flacara de sudare neutral . Dupa sudare, fluxul se indeparteaza, iar sudura se spala cu lesie si apa.

Nichelul , cu temperaura de topire de 1452˚C si masa specifica de 8.9kg/dm³, este folosit ca metal pur sau sub forma de aliaje: monel , nicrom, nimonic, inconstructii de masini si aparate ; poate fi sudat in bune conditii cu flacara de gaz , daca se folosesc fluxuri si material de adaos de aceeasi calitate .Puterea flacarii de acetilena se ia de 100 l/h acetilena pentru fiecare milimetru grosime de material.

Zincul, cu masa specifica de 7,1 kg/dm³ , avand o temperature joasa de topire 420˚C se sudeaza cu gaze de inlocuire a acetilenei: gaze naturale, hydrogen etc este necesara folosirea fluxului compus din 60% clorura de amoniu-NH4Cl (tipirig) si 40% oxid de zinc- ZnO. Flacara de sudare trebuie sa fie cu un mic exces de gaz.Se sudeaza numai prin metoda stanga cap la cap, cu margine rasfrante , in I , V etc.La sudare , sub table se aseaza placi de grafit. Deoarece se degaja vapori metalici, zincul trebuie sudat cu masca protectoare, iar locurile de munca trebuie sa fie bine aerisite . Dupa sudare, cusatura se ciocaneste cu batai dese si usoare de ciocan la temp de 120-150˚C.

Titanul si aliajele de titan nu se sudeaza cu flacara de gaz, neputandu-se asigura protectia necesara a baii de sudura, deoarece patrunderea chiar si in cantitati foarte reduse a gazelor face ca acestea sa difuzeze in masa metalului pe care il fragilizeaza.

Metalele greu fuzibile,cum sunt : molibdenul , wolframul, tantalul, nu pot fi sudate, deoarece temperatura flacarii de gaz este prea redusa

Metale rare, ca : zirconiul, beriliul , niobiul etc, de asemenea nu pot fi sudate cu flacara de gaz, deoarece nu se poate asigura o protectie corespunzatoare fata de aer.