Gyártástechnológia I. (hegesztés) 11.előadás: Acélok és öntöttvasak hegeszthetősége
Post on 29-Jan-2016
54 Views
Preview:
DESCRIPTION
Transcript
Műszaki Alapozó és Gépészmérnöki szakGépgyártástechnológiai Tanszék
Gyártástechnológia I.
(hegesztés)
11.előadás:
Acélok és öntöttvasak hegeszthetősége
Alumínium és ötvözetei hegeszthetősége
Réz és ötvözetei hegeszthetősége
előadó: Dr. Szigeti Ferenc
főiskolai tanár
Acélok hegeszthetősége1. Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok minden technológiával jól
hegeszthetők; C < 0,22%; Ce ≤ 0,45%
- MSZ EN 10025: S185, S235 … S355: ált. rendeltetésű ötvözetlen szerkezeti acél: MSZ 500: Fe235 B,C,D; Fe275 B,C,D; Fe355 B,C,D
- MSZ EN 10113: 275M … 460NL: melegen hengerelt, finomszemcsés, normalizált, hegeszthető szerkezeti acélok: MSZ 6280: 37 B, C, D … 460E
- MSZ 339 betonacélok: B38.24, B38.24 B
- MSZ 29/2 szavatolt minőségű acélcsövek: A35, A45
- MSZ 29/3 fokozott minőségű acélcsövek: A35K, A45K, A52K
- MSZ EN 10084 betétben edzhető acélok: C10, C15 (MSZ 31)
- Ötvözetlen varrat nélküli acélcsövek (éghető közegek szállítására, 300°C)
MSZ EN 10208-1: L210 – L360
MSZ EN 10208-2: L245 – L415
Acélok hegeszthetősége
1. Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok: minden technológiával jól hegeszthetők; C < 0,22%; Ce ≤ 0,45%
Általában nem kell előmelegíteni, de ha s > 40 mm; Telőmel.=100-300°C; Tfesz.cs.=650°C;
Hegesztéséhez általában rutilos elektróda, de bázikus, ha: fárasztó igénybevétel, fokozott igénybevétel lép fel és alacsony negatív hőmérsékleten üzemelő szerkezeteknél.
2.Közepesen ötvözött acélok:(Mn ≈ 1,5%;Ni ≈ 3%;Cr ≈ 1%;Mo ≈ 0,5%)
- MSZ EN 10025: E 295 N – E 360 N; gépacélok, C > 0,2, magasabb széntartalom miatt edzési repedés előfordulhat, előmelegítés mellett hegeszthetők ( széntartalomra nincs előírás);
- melegen hengerelt, finomszemcsés, hegeszthető szerkezeti acélok: MSZ EN 10113: S 420 M – S 460 NL;
- nagy folyáshatárú, nemesített szerkezeti acélok ( MSZ EN 10137-2): S 460 Q – S 960 QL, vízedzésűek, C < 0,2; Mn 0,3 – 1,8%; Ni < 2%;
Mo < 0,7%; edződést elősegítő ötvözők, előmelegítés, korlátozott hőbevitel szükséges;
- légköri korróziónak ellenálló szerkezeti acélok (MSZ EN 10155):
S 235 JOW – S 355 K2G2W ( szilárdan tapadó, tömör, oxidos fedőréteg véd a korróziótól, hozaganyag is növelt: P, Cu, Cr, Ni tartalmú, előmelegítés!
-varrat nélküli acélcsövek MSZ 4747
- MSZ EN 10083(C22-C60): nemesíthető acélok:Ce = 0,45…1,00%;
pl. C25 – C60; Cr 1, 2; Mn 1, 2; CMo 1 – 4, CrV, stb.
2. Közepesen ötvözött acélok
Beedződésre hajlamosak, hirtelen és egyenetlen zsugorodást nem viselik el → repedés;
Vegyi összetétel és ,,s” függvényében előmelegítés:
Ce =0,45%: 100°C ; Ce=1% : 450°C
Hegeszthető bármilyen technológiával. BKI: bázikus bevonatú elektróda, alapanyaghoz hasonló összetételű, s ↑ , Te ↑
Utóhőkezelés: 600-700°C-on feszültségcsökkentés; Felrakóhegesztés: - lágyacél alapanyagra előmelegítés nélkül –
kemény kopásálló felület ( ekevas, markoló körmök);
- edzhető, nemesíthető acél alapanyagra (sínek, hengerek, ütőszerszámok): 300-450°C-os előmelegítéssel.
3. Erősen ötvözött acélok hegeszthetősége
Erősen ötvözött acélok hegesztéséhez C-görbe ismerete szükséges!
Alkalmazási terület szerinti csoportosítás:
- hőálló, korrózióálló, hidegszívós acélok, nem mágnesezhető acélok;
AWI vagy AFI-val, esetleg BKI-vel; Hozaganyag: Schäffler-diagram alapján; Szövetszerkezet szerint: a, ausztenites ( Cr vagy Mn
ötv.),
b, ferrites,
c, martenzites,
d, ausztenites + ferrites.
a, ausztenites: Cr – Ni ötvözet:
1.korrózióálló: MSZ EN 10088-1; Cmax= 0,1%; Cr = 17 – 26%; Ni = 8 - 27%, nagy szívósságukat -200°C-ig megtartják (vegyipari gépgyártás, élelmiszeripar, járműgyártás, háztartási eszközök);
2.hőálló: MSZ EN 10095: Cmax= 0,2%; Cr = 17 – 26%; Ni = 9 – 37%;
C-görbéjük orrpontja erősen balra tolt, Mk vonalukat a Cr, Ni, Mn ötvözők lefelé tolták → szobahőmérsékleten is ausztenites, nincs edződési veszély, nincs szemcsedurvulás;
Az izzó varratot gyorsan kell hűteni vízzel, szobahőmérsékletre, perlites átalakulás elkerülésére. Tilos előmelegíteni! (perlit ← lassú hűlés), Kis hőbevitel!: rövid ív, kis J, kis Ø-jű elda, fordított polaritás, (Cu alátét, hűtés!)
Cr- ötvözésű: gyors hűtés szinte a fehérizzás állapotából, lassú hűtésnél ugyanis 600-700°C-on Cr- karbid kiválások – ridegítenek, korróziót segítik;
Mn- ötvözésű: hővezető képessége kicsi, hőtágulása nagy → gyors hűtésnél nagy zsugorodási feszültségek → kalapálással oldódnak;
Ha C-acéllal kell összehegeszteni, C-acélra Cr-Ni párnaréteget hegesszünk!
3. Erősen ötvözött acélok hegeszthetősége
Ausztenites acélok IHÁ diagramja
3. Erősen ötvözött acélok hegeszthetősége
b, ferrites: korrózió-, sav- és hőálló acélok; kis széntartalom (C<0,12); 15 -30 % Cr;
korrózió álló acélok: MSZ EN 10088-1, hőálló acélok: MSZ EN 10095 Nem edződnek be, de a varrat és a hőhatásövezet repedhet, mert:
- - nyúlása kicsi, szobahőmérsékleten rideg,
- hegesztés hőmérsékletén szemcsedurvulás (Cr-ferrit) lép fel,
- nagy zsugorodási feszültségek ébrednek. 300-400°C-ra előmelegítés; ezt a hegesztés során megőrizni (rövid varratok,
letakarás azbeszt lappal); Lágyabb, ausztenites szövetszerkezetű elektródát vagy huzalt alkalmazzunk
Schäffer-diagramból (ne repedjen!); Minimális hőbevitel: kis J, vékony varrat, nagy vheg.
c, martenzites (perlites):
- kemények, könnyen beedződnek (önedzők ); C = 1,2%; Cr = 12-18%; Ni = 1,5-2,5%
- hegesztett szerkezetekhez nem alkalmas, javítás esetén is ritkán hegeszthető, edződik, törik.
Al és ötvözetei hegeszthetősége
Nehézség: Al2O3 (Tolv=2050°C) jelenléte; hegesztéskor az alapfém (Tolv=650-700°C Al és ötvözeteinél) már megömlik, amikor a felületi oxidhártya még szilárd, összetartja az ömledéket → további melegítéskor az oxidhártya felszakad, alatta a megolvadt fém szétfolyik, átlyukad a lemez.
Megömlesztett cseppek rögtön oxidálódnak, nem olvadnak össze, nem képeznek hegfürdőt.
Csak olyan eljárás alkalmazható, ahol az oxidbontás folyamatosan megvalósul: AWI, AFI, BKI fordított polaritással vagy váltóárammal,( lánghegesztés folyósító szerrel).
Al és ötvözetei hegeszthetőségeLánghegesztés: Acetiléndús lánggal, oxidhártya eltávolítása PA1 jelű kloridos
folyósítószerrel (vegyi úton oldja Al2O3-at, sóvá alakítja, ami feljön a hegfürdő tetejére)
AWI, AFI megjelenése kiszorította (oxid-eltávolítás nem teljes mértékű, folyosítószerből is keletkezhetnek zárványok)
BKI: Rosszabb a lánghegesztésnél, nehéz megfelelő bevonatot gyártani, (nehéz
salakba vinni Al2O3-at, gyakoriak az oxid és salakzárványok)
Fordított polaritás vagy váltóáram; Mérsékelt köv.esetén, javító műhelyekben, ha nincs AWI vagy AFI.
AWI és AFI: Korszerű, szinte kizárólag ezt alkalmazzák. Folyamatos oxidbontás
megvalósul; hegesztési paraméterek és huzalok katalógusban.
Réz és ötvözetei hegeszthetősége
Tolv=1083°C, igen jó hővezető, gyorsan kell a hőt bevinni (hidegkötés) → előmelegítés 600-700°C-ra (nagy ,,J” miatt védőgázas eljárásnál 300-500°C is elég)
Vörösréz: (Sn + Zn ötvözet) gázhegesztés nem alkalmas: semleges láng: gyorsan oxidálódik,
gázdús: sok hidrogént visz a varratba → ridegedést okoz; BKI: bázikus elektróda, =/+ fordított polaritás, alapanyaggal
egyező elektróda; védőgázas: AWI és VFI-vel: =/− egyenes polaritás,
előmelegítéssel, speciális, magas dezoxidáló ötvöző-tartalommal (Si, Mn) rendelkező huzal.
Réz és ötvözetei hegeszthetősége
Sárgaréz: (10-40% Zn) hegeszthetősége kedvezőbb, mint a vörösrézé, hővezető képessége
kisebb (Te = 200-400°C)
probléma: Zn 500°C-on forr, 906°C-on elpárolog, Zn gőz mérgező párolgás csökkentésére:
- oxigéndús láng, hegfürdő felületén ZnO-film képződik, akadályozza a további párolgást,
- hozaganyag ötvözés, mely a hegfürdő felületén összefüggő oxidréteget hoz létre.
gázhegesztés: oxigéndús láng, alapanyaggal azonos összetételű pálca, BKI, AWI, VFI (MIG): növelt Zn-tartalmú elektróda és huzal az
elpárolgott Zn pótlására pl.CuZn40 (40% Zn) összetételű elektróda.
Öntöttvasak javítóhegesztése Az öntöttvasból készült alkatrészek törése miatt gyakori feladat →
általában BKI-vel, jobb a varratszilárdság, mint gázhegesztésnél; Az öntöttvasak csoportosítása: lemez vagy gömbgrafitos szerkezetűek;
perlitesek, fehér temperöntvények (kis szén tartalom); Az öntöttvasak csak szigorúan kötött technológiával hegeszthetők, az
alábbi tulajdonságok miatt:
a, ridegek, minimális alakváltozásra képesek (A = néhány %) - általában 400°C felett, zsugorodásból származó belső feszültségek repedést okozhatnak;
b, igen rossz hővezetők; egyenlőtlen falvastagságú öntöttvasak egyenlőtlenül tágulnak → igen nagy feszültségek a hegesztési varratban – előmelegítés lassan, 30-100°C/h;
c, az öntöttvas megömlése egyetlen hőmérsékleten (kis hőmérsékleti tartományban) történik, nehéz az ömlesztést irányítani.
alkalmazott eljárások: meleg; félmeleg; hideghegesztés: leggyakrabban alkalmazott, legolcsóbb és egyszerűbb
Meleghegesztés lemez és gömbgrafitos öntöttvasaknál, előkészítés:
- öntési kéreget, oxidréteget leköszörülni (magas Tolv),
- repedt öntöttvasnál: repedés végét furattal zárjuk le (terjedés akadályozására),
- előmelegítés kis sebességgel, összetétel és falvastagság függvényében, munkadarabot teljes térfogatban (lemezgrafitos öntöttvasat 600-700°C-ra;
gömbgrafitos öntöttvasat 300-350°C-ra- Mg kiégési veszélye miatt) felmelegítjük hegesztés előtt,
a hozaganyag az alapanyaggal egyező, öntöttvas jellegű,(3-4 % C; 2,5-3,5% Si) hegesztés:
- s < 20mm,, semleges lánggal, folyósítószerrel, egy menetben megszakítás nélkül, minimális hőbevitellel,
- s > 20, BKI: rövid ív, egy menetben megszakítás nélkül, minimális hőbevitellel,
- hegesztés után újra felmelegíteni, Te hőfokra → lassú hűtés (kemencében vagy homokban, napokig is, nagyméretű, különböző falvastagságú öntvénynél feszültségmentesítés, repedésveszély elkerülésére)
Félmeleg hegesztés
Te = 200-250°C, de helyi előmelegítést is alkalmaznak, 600-700°C-ra (az energiaigény összességében kisebb!);
nagy tömegű, szimmetrikus alkatrészeknél, ha a törés a szimmetriasík közelében van;
öntöttvas övgyűrű – melegítés túloldalon is – egyenletes hőtágulás érdekében;
öntöttvas küllőskerék; előmelegítés lánggal, hegesztés is! kézi ívhegesztéshez Ni vagy NiCu elektróda; hegesztés után lassú lehűlés biztosítása.
Öntöttvas küllőskerék hegesztési viszonyai
Öntöttvas övgyűrű félmeleg hegesztési viszonyai
Öntöttvasak hideghegesztése Előnye: előmelegítés, utóhőkezelés nem szükséges, bármilyen öntöttvas
típus BKI-vel hegeszthető; Elektróda: Ni vagy CuNi alapu, bázikus bevonatú, Cu és Mn tartalma a
varrat szilárdsági tulajdonságait javítja:
- Fe – Ni: 51 Ni - 49 Fe; 36 Ni – 64 Fe (invar-ötvözet);
- tiszta Ni;
- Monell: 70 Ni + 30 Cu; A varrat lágy, jól megmunkálható (Ni tartalom miatt); Előkészítés: repedés kimunkálás véséssel vagy kifúvató elektródával; Ha nincs fárasztó igénybevétel, nem kell teljes keresztmetszetben hegeszteni,
a varrat nagyobb szilárdságú az öntöttvasnál; Technológia:
- kis hőbevitel, erős hőkoncentráció → kis J, rövid ív, fordított polaritás, 30-50mm hosszon, szakaszolva hegesztés, mdb. maximum kézmeleg legyen,
- első réteget (párna) tiszta Ni elektródával, egyszerre l=10d hosszon,
- melegen kalapáljuk, nyújtjuk a zsugorodási feszültségek csökkentése miatt,
- ábra szerinti varratsorrend, szakaszonként.
Szélrepedés hegesztési sorrendje
A hideghegesztés lépései
1. A repedés lezárása furattal
A számok a hegesztési sorrendet jelzik
Öntöttvasak hideghegesztése A repedés végeket Ni-elektródával készített varrathernyóval
határoljuk; A szélrepedés hegesztési sorrendje; Több réteg esetén az acél CuNi vagy két Ni párnaréteg közé
kerüljön, felső záróréteg is tiszta Ni legyen! Acél, öntöttvas betét behegesztés – még beillesztés előtt- Ni-
párnaréteg felhegesztése, a betét az öntöttvas falvastagságának 2/3-a;
A tiszta Ni képlékeny, nagy nyúlású, szívós varratot ad, amely a zsugorodási feszültség hatására megnyúlik – ezt segíti elő a kalapálás;
A Ni a hőhatásövezetben elősegíti a grafitképződést – lágyabb rétegű átmenetet ad.
Helyes technológia:
- Olyan, amely a lehető legkisebb anyagtömeg felmelegedésével jár;
- J ↓, gyakori megszakítás, 40 – 60 mm varratszakasz, közötte 1-2 perc várakozási idő;
- Varrat lehegesztése után rögtön enyhe kalapálás – nyújtás, a szívós varrat jól nyújtható;
- Ni vagy FeNi elektródák alkalmazása;
- Repedésvégek lezárása általában furattal történik (repedés terjedés megakadályozása), csak: vékonyfalú öntöttvas, statikus igénybevétel esetén: repedés lezárása keresztvarrattal – nem szerencsés, a varrat alatt a repedés tovább terjedhet;
- A kötés szilárdítása szegcsavarokkal növelhető:
- Monel ( 70Ni + 30Cu) elektródával (kisebb szilárdságú),
- s > 20…25 mm falvastagságnál,
- M6…M20-as csavarok.
top related