Romana

Sudura

Sudura

In ceea ce urmeaza va vom prezenta o imbinare sudata, in doua variante constructive. Ramane la latitudinea dumnevoastra pe care o sa o folositi , cand si cum o veti folosi.

Acestea fiind spuse sa incepem. In primul rand ce este  o sudura? O definitie scurta ar fi : un procedeu tehnologic de asamblare nedemontabila a metalelor si aliajelor, prin topire locala, cu sau fara material de adaos.

Pentru a putea vorbi despre ceva concret am ales o “imbinare” in forma de ” T ” care este des intalnita in industrie.

Pentru aceasta am realizat 3 placi, egale ca si dimensiuni, dar care difera prin detalii. Prima placa este o placa patrata , cu dimensiunile de 100 x 100 x 10 [mm], care are colturile tesite la 5 x  45°- mail mult din aspect estetic decat functional.

 

plate1

Placa 100 x 100 x 10 [mm] – cu tesituri pe colturi de 5×45°

 Cea de a doua placa pe care o vom folosi este de 100 x 100 x 10 [mm]. La aceasta placa vom tesi doar 2 colturi la 5 x 45°.

plate2 Placa 100 x 100 x 10 [mm] – cu tesituri la doar doua colturi de 5 x 45°

Cea de a treia placa (si ultima) are dimensiunile de 100 x 100 x 10 [mm]. De asemenea la aceasta placa vom tesi doar 2 colturi la 5×45° . Aceasta placa are insa in plus doua tesituri de 5×45° asa cum se poate observa in detaliul ” X ” din poza de mai jos. Pentru ce am facut acest lucru? Veti vedea in randurile de mai jos.

plate3

Placa 100 x 100 x 10 [mm] – cu 2 tesituri de 5 x 45°   in doua plane

Pana aici totul este ok. Acum cu aceste trei placi vom realiza doua repere, doua ansamble folosind placile 2 cate 2, dupa cum urmeaza :

a) prima placa cu ce-a de a doua.

b) prima placa cu ce-a de a treia

In urmatoarea imagine va vom prezenta primul caz (prima placa cu cea de-a doua). Asa cum vedeti in detaliul “X” de mai jos, imbinarea lor s-a facut utilizand o sudura de colt.

weld1

Sudura de colt intre prima si a doua placa

Asa cum va imaginati deja, urmatoarea poza va prezenta cazul al doilea (prima placa cu cea de-a treia). In detaliul “X” puteti observa cordonul de sudura. Dupa cum vedeti are o forma diferita fata de primul. Pentru acest lucru ce-a de a treia placa a avut tesitura in plus.

weld2Sudura dintre prima placa si cea de a treia 

Pana acum nimic nou. Pur si simplu prezentate doua suduri. Acum insa este momentul sa ne intrebam care rezista mai bine, si ce avantaje / dezavantaje prezinta utilizarea uneia sau a alteia.

Pentru aceasta am apelat la o analiza FEM. Pentru aceasta am stabilit materialul. Vom alege un otel comun : S235 JR. Forta aplicata : 2000 [N].

In continuare, pentru a face o evaluare cat mai buna, am decis sa studiem reperele de mai sus, in functie de incarcarile aplicate, astfel avem :

  • incarcare la incovoiere;
  • incarcare axiala;
  • incarcare combinate – la incovoiere + axiala;

Acestea fiind zise avem situatiile prezentate mai jos :

incarcare_incovoiere

Incarcare la incovoiere

incarcare_axiala

Incarcarea axiala

incarcare_combinata

Incarcare combinata 

Dupa simulare, pentru primul caz  avem urmatoarele date :

rezultate_colt_incovoiereDeformatiile si tensiunea maxima in cazul incarcarii la incovoiere

rezultate_colt_axiala

Deformatiile si tensiunea maxima in cazul incarcarii axiale

rezultate_colt_combinata

Deformatiile si tensiunea maxima in cazul incarcarii combinate ( axiala + incovoiere )

Dupa simulare, pentru al doilea caz  avem urmatoarele date :

rezultate_k_incovoiere

Deformatiile si tensiunea maxima in cazul incarcarii la incovoiere

rezultate_k_axiala

Deformatiile si tensiunea maxima in cazul incarcarii axiale

rezultate_k_combinata

Deformatiile si tensiunea maxima in cazul incarcarii combinate ( axiala + incovoiere )

Pana aici este totul ok. Pentru a avea totul sintetizat, mai jos vom prezenta un tabel cu toate datele care ne intereseaza.

tabel

 Tabel cu rezultatele obtinute

Iar pentru a avea o imagine si mai clara a valorilor obtinute va propunem urmatoarele grafice:

grafic1Deformatiile obtinute 

grafic2

Tensiunile obtinute

Am ajuns la momentul in care va prezentam concluziile noastre :

  • Din rezultatele grafice presentate mai sus, se poate observa ca cea mai nesigura imbinare este aceea unde s-a folosit imbinarea in forma de “K” (din punct de vedere al tensiunii maxime);
  • Din punct de vedere al deplasarilor, se poate observa ca deplasarile cele mai mari sunt de asemenea prezente unde s-a folosit sudura in forma de “K”;
  • In cazurile studiate si prezentate, se poate observa ca tensiunea maxima este prezenta intotdeauna in apropierea sudurii. Motivul principal pentru care tensiunea maxima apare in cazul folosirii sudurii in forma de “K” este rigiditatea ridicata in zona respectiva, datorita tipului sudurii.
  • Trebuie facuta o corelare corecta intre grosimile placilor care sunt prelucrate cu incarcarile si pozitionarea incarcarilor. Din studiu rezulta ca grosimea placii orizontale trebuie marita datorita tensiunii admisibile la limita a materialului;
  • Ca si o concluzie generala, cea mai rigida imbinare este cea unde s-a folosit sudura in forma de “K”, iar cea mai elastica este cea unde s-a folosit sudura de colt.

Ramane la latitudinea fiecaruia sa aleaga una dintre variantele propuse mai sus. Acest articol a fost facut strict in scop educativ, pentru a prezenta celor interesati si care nu au acces la anumite informatii cele doua cazuri – destul de des intalnite in munca unui inginer mecanic. De asemenea acceptam faptul ca se poate disucta foarte mult pe cazurile prezentate. Marimile, materialul si incarcarile au fost alese doar pentru a evidentia deformatiile si tensiunile – sub nicio forma nu sunt un caz practic.

Va multumim!

Mech-Design TEAM