ProLigno / ProLigno 2006 Numarul 3  
     
 
 
   

 

 

 

 

 

 

 

 

Cercetari privind sudarea prin frecare a lemnului studii fizice, mecanice si chimice

Teza de doctorat sustinuta la scoala Politehnica Federala din Lausanne (EPFL), decembrie 2005.

 

De-a lungul multor decenii, tehnologia sudarii prin frecare a fost aplicata in industria metalelor si a materialelor plastice. Imbinarile obtinute sunt laminare sau punctiforme si sunt dependente de forma elementelor ce se sudeaza.

Cercetarile privind posibilitatea aplicarii acestei tehnologii la materialul lemnos sunt de data recenta, iar procesul in sine este in cea mai mare masura inca neexplorat. Tipul de conectare investigat in acest studiu este cel de forma laminara. In zonele de contact, lemnul se incalzeste datorita energiei de frecare. Aceasta cauzeaza o alteratie termica a celulelor din structura lemnului, ceea ce conduce la formarea unui strat vascos. Dupa racire, materialul din acest strat devine material de legatura, respectiv ajuta la formarea conexiunii. Masina de sudura utilizata in prezenta cercetare genereaza o miscare circulara a elementelor ce au fost supuse operatiei de sudare.

Unul din obiectivele lucrarii l-a constituit examinarea comportamentului materialului in timpul procesului de sudare. Masurarea fortelor de frecare si a temperaturii de la suprafata de separatie pe parcursul procesului de sudare a aratat ca procesul prezinta similitudini cu sudarea prin frecare a metalelor si a elementelor sintetice termoplaste. La fel ca si la aceste materiale, procesul poate fi impartit in diferite faze in functie de valoarea fortei de sudare. Aceste faze reflecta starile particulare ale suprafetelor de separatie (frecarea uscata, faza de tranzitie si starea vascoasa).

Influenta reglajelor masinii - frecventa si presiunea de sudare - asupra ciclului de lucru au fost analizate prin masurarea fortei de frecare si a temperaturii la suprafata de separatie, in functie de timpul de sudare si de deplasare. Pentru a investiga influenta inelelor anuale si a orientarii acestora, in cadrul experimentarilor s-a tinut cont de directia de taiere a epuvetelor. Frecventa si presiunea de sudare influenteaza durata de sudare precum si forta de frecare in mod distinct. Rezultatele au aratat ca sudarea prin frecare circulara este influentata in mod semnificativ de orientarea inelelor anuale.

Umiditatea lemnului este un alt parametru luat in considerare. Influenta acesteia asupra comportarii materialului si a rezistentei conexiunii este importanta. Aceste concluzii au rezultat in urma experimetarilor efectuate asupra epruvetelor sudate ce au avut umiditati diferite.

In conformitate cu experimentele efectuate, atmosfera in care s-a realizeaza sudarea (aer ambiental, atmosfera cu argon), se pare ca nu are o influenta semnificativa asupra procesului.

Investigatiile cu privire la evolutia rezistentei suprafetei de separatie au aratat ca imbinarile realizate prin sudare nu ating rezistentele care pot fi obtinute cu ajutorul adezivilor conventionali. Cu toate acestea, rezistenta initiala relativ mare, permite o sudare in flux continuu a elementelor stratificate. Rezistenta initiala a noii conexiuni realizate depaseste clar sarcina indusa de noua vibratie. De aceea, imbinarea existenta nu este afectata sau deteriorata in timpul sudarii unui nou strat.

Examinari microscopice au dezvaluit ca structura celulei in zona stratului de contact este complet distrusa. Aparent, in timpul procesului de sudare, structura lemnului se descompune intr-un strat vascos. Acest strat “inghite” structura celulei adiacente, intrand in peretii celulelor si contribuind in acest fel la procesul de lipire. Degradarea termica a structurii celulei adiacente se realizeaza numai intr-un strat subtire din imediata apropiere a zonei de contact. Aceasta se datoreaza bunelor proprietati izolatoare ale lemnului. Influenta termica devine evidenta prin inchiderea vizibila a culorii in structura celulara.

 

 
Pagina creata de Costel AGACHE. Intretinere pagina Luminita Brenci. Ultima actualizare, 21 Martie 2008