Tehnologii de Sudare

CAP.1. PROCESE ŞI PROCEDEE DE SUDARE

1.1. Energetica procesului de sudare

Sudarea este procedeul tehnologic de realizare a îmbinărilor nedemontabile a unor

componente metalice sau nemetalice prin interacţiunea atomilor mărginaşi ai acestora.

Îmbinarea ce rezultă în urma procesului de sudare poartă denumirea de sudură. Totalitatea

operaţiilor care concură la realizarea sudurii poartă denumirea, aşa cum s-a mai arătat, de

proces tehnologic de sudare. Unui proces tehnologie de sudare îi este caracteristic un

anumit procedeu de sudare.

Coeziunea locală în vederea obţinerii sudurii se realizează cu un aport de energie

termică sau mecanică sau şi termică şi mecanică. Prin aceasta atomii mărginaşi ai

componentelor de sudat primesc energia necesară scoaterii lor din starea de echilibru

stabil corespunzătoare unui nivel energetic minim. După aceea, componentele îşi aduc

atomii marginali la distanţe egale sau mai mici decât parametrul reţelei cristaline. În

această situaţie ei se rearanjează în cristale comune celor două componente astfel ca să

atingă din nou un minim energetic. Ca atare, procesul de sudare constă în introducerea

localizată, prin concentrare în timp şi spaţiu, a unei cantităţi de energie în zona sudurii

pentru a scoate atomii din starea lor de echilibru stabil şi apropierea atomilor mărginaşi la

distanţe egale sau mai mici decât parametrul reţelei cristaline pentru ca ei să recristalizeze

într-o reţea comună corespunzătoare unei noi stări stabile. Acest mecanism energetic este

prezentat în figura 1.1.

Fig. 1.1.

Deci, prin sudare se realizează saturarea legăturilor dintre atomii de la marginile

componentelor de sudat. Sudarea în Cosmos a confirmat concluzia potrivit căreia vidul

înaintat din acest spaţiu creează componentelor metalice posibilitatea de a se suda prin

simpla aducere a lor în contact intim. Acest fapt arată că atomii mărginaşi, neavând toate

legăturile cu ceilalţi atomi (sunt nesaturaţi), se află la un nivel energetic deasupra minimului.

Apropiindu-i ei vor forma reţele cristaline comune componentelor, saturându-şi legăturile.

În atmosfera terestră acest procedeu folosit în Cosmos nu este posibil fiindcă

atomii mărginaşi nesaturaţi îşi completează legăturile cu atomi de aer. Suprafeţele

metalelor conţin straturi puternic aderente ale moleculelor de gaze, impurităţi, grăsimi etc.

Ele se interpun între atomii metalici şi fac imposibilă orice interacţiune între atomii

mărginaşi a două metale puse în contact.

2.2. Sudarea prin topire şi prin presiune

Pentru realizarea activării termice sau mecanice fiecare metal şi aliaj are nevoie de

o anumită cantitate de energie şi de o anumită apropiere a atomilor marginali pentru a se

suda. Dacă energia termică se măsoară prin temperatura la locul îmbinării T, iar energia

mecanică prin presiunea p pe suprafeţele în contact, atunci, pentru fiecare material se

poate trasa o curbă în coordonate T – p (fig. 1.2).

Fig. 1.2.

Această curbă separă planul temperatură - presiune în două regiuni. Punctele de

deasupra curbei reprezintă regimurile cu care se realizează sudarea iar cele de sub curbă

reprezintă regimurile de temperatură şi presiune care nu pot realiza îmbinarea sudată. În

cazul când în zona îmbinării temperatura este superioară temperaturii de topire a

componentelor Tt, iar presiunea de contact este egală cu p0 - presiunea atmosferică -

atunci ce realizează îmbinarea prin sudare prin topire. Producându-se topirea

componentelor atomii se amestecă într-o baie metalică comună, numită baie de sudură.

Nu este nevoie de o presiune pentru a-i aduce într-un contact intim. Sudura care se obţine

prin solidificarea respectivei băi se numeşte sudură prin topire, iar procedeul de sudare

folosind acest mecanism energetic se numeşte procedeu de sudare prin topire.

Zona de deasupra curbei, cuprinsă între temperatura de topire Tt şi temperatura de

recristalizare Tr la care, pentru realizarea îmbinării, se foloseşte un aport de energie

termică precum şi un aport de energie mecanică, prin presiunea realizată între

componente, poartă denumirea de zona sudării prin presiune. Punctul de coordonate pr şi

T0, în care T0 este temperatura mediului ambiant, este punctul în care sudarea se

realizează fără încălzire, numită sudare la rece. Este cazul materialelor cu plasticitate

ridicată: aluminiu, cupru etc. (fig. 1.2a)