Kecskemét, 2014. június 19-2 Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Int 1 7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Szakmai 7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Szakmai Szeminárium Szeminárium Hegeszthetőségi problémák megoldása fizikai szimulációval Gáspár M. - Kuzsella L. - Koncsik Zs. - Lukács J. ME
25
Embed
7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Szakmai Szeminárium
7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Szakmai Szeminárium. Hegeszthetőségi problémák megoldása fizikai szimulációval. Gáspár M. - Kuzsella L. - Koncsik Zs. - Lukács J. Tartalom. A fizikai szimuláció GLEEBLE 3500 termo-mechanikus fizikai szimulátor Hegesztési problémák: - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
1
7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Szakmai Szeminárium7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Szakmai Szeminárium
Hegeszthetőségi problémák megoldása fizikai szimulációval
Gáspár M. - Kuzsella L. - Koncsik Zs. - Lukács J.
ME
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
2
Tartalom
• A fizikai szimuláció• GLEEBLE 3500 termo-mechanikus fizikai szimulátor• Hegesztési problémák:
Nagyszilárdságú alumínium és acél ötvözetek Hegesztési paraméterek hőhatásövezetre gyakorolt hatásának vizsgálata (HAZ test)
Nagyszilárdságú acél
– Sajtoló hegesztések:» Dinamikus újrakristályosodás vizsgálata lineáris dörzshegesztés esetén
Alumínium ötvözetek
• Összefoglalás, következtetések
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
3
A fizikai szimuláció
Anyagvizsgálat meleg szakítóvizsgálatok meleg nyomóvizsgálatok feszültség – alakváltozás görbék meghatározása zérus szilárdsághoz tartozó hőmérséklet (NST) meghatározása alakváltozó képesség vizsgálata szívósság vizsgálata dilatometria (CCT)kúszásvizsgálatok fárasztóvizsgálatok termikus fárasztás termo-mechanikus fárasztás
Folyamat szimuláció folyamatos öntés kovácsolás sajtolás meleghengerlés ömlesztő hegesztés: hőciklus, hőhatásövezet (HAZ) sajtoló hegesztés (pl. ellenálláshegesztés)diffúziós egyesítés, diffúziós kötések hőkezelés: különféle hőciklusok megvalósítása porkohászat: szinterelés
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
4
Fizikai szimuláció a hegesztésben – GLEEBLE 3500
• Fogalma: a fizikai szimuláció nem más, mint a tényleges és a lehetséges ipari folyamatok megvalósítása, a valósággal egyező időléptékben és a valóságot jól megközelítő geometriai (térfogati) léptékben
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
5
A melegrepedések keletkezésének alakváltozási elmélete
Pth = a melegrepedések elkerüléséhez szükséges alakváltozó képesség
BTR = Brittleness Temperature Range → a képlékenység nem éri el a szükséges (küszöb) alakváltozó képességet (P < Pth) → melegrepedések keletkezhetnek ha a varratfém alakváltozása nagyobb, mint az
alakváltozó képesség, akkor melegrepedések keletkeznek (ε1 > P)
ha a varratfém alakváltozása kisebb, mint az alakváltozó képesség, akkor nem keletkeznek melegrepedések (ε2 < P)
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
6
A melegrepedés-érzékenység számszerűsítése
melegszakítómelegszakítóvizsgálatvizsgálat
NST vizsgálatNST vizsgálat
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
7
A melegrepedés-érzékenység számszerűsítése
NST: zérus szilárdsághoz tartozó hőmérséklet (Nil-Strength Temperature) – NST vizsgálat
NDT: zérus alakváltozó képességhez tartozó hőmérséklet (Nil-Ductility Temperature) – HTT vizsgálat, hevítéses: Z = 0%
DRT: az alakváltozó képesség helyreállásának hőmérséklete (Ductility Recovery Temperature) – HTT vizsgálat, hevítéses-visszahűtéses: Z = 5%
BTR: minimális alakváltozó képesség / ridegség hőmérséklet tartománya (Brittleness Temperature Range) – számítás
NDR: zérus alakváltozó képesség tartománya (Nil-Ductility Range) – számítás DRR: az alakváltozó képesség helyreállásának aránya (Ductility Recovery Rate) –
számítás RDR: az alakváltozó képesség helyreállásának aránya (Ratio of Ductility Recovery) –
• A szakirodalom szerint a varrat finomszemcsés szövetszerkezete a dinamikus újrakristályosodás (DRX) lejátszódásának tulajdonítható.
• A DRX egy, a melegalakítás közben lejátszódó jelentős hatással bíró fémtani folyamat, melynek pontos ismerete alapján szabályozhatjuk az anyag mikroszerkezetének és a mechanikai tulajdonságainak változását. A folyamat során szemcsefinomodás megy végbe a szövetszerkezetben.
• A DRX jelenlétére utal, ha a valódi feszültség-alakváltozás görbén a rugalmas alakváltozás után a feszültség eléri az alakítás során fellépő maximális értékét. A dinamikus újrakristályosodásnak még a maximális feszültség elérése előtt el kell indulnia.
• Poliak és Jonas módszer: a DRX kezdőpontját az alakítási keményedés- valódi feszültség görbe inflexiós pontja adja.
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
Melegzömítő vizsgálatok a GLEEBLE 3500 berendezésen•a próbatest geometriája: ø10 mm átmérőjű és 15 mm hosszú henger,•a hengerlésre illetve az extrudálás irányára merőlegesen kivéve az alapanyagból,•az előírt hőmérsékletre való hevítés,•előírt alakváltozási sebesség alkalmazása,•előírt alakváltozás alkalmazása,•mintavételezési frekvencia: 1000 Hz•a vizsgálati hőmérsékleteket szakirodalomból és a hegesztés során mért hőmérsékletekből határoztam meg,•az alakváltozási sebességet is szakirodalmi adatok alapján határoztam meg.•az első széria vizsgálatnál nagy alakváltozási mértéket határoztam meg, hogy biztosan elérjük a dinamikus újrakristályosodás határát.•kontrollvizsgálatok=> Dinamikus újrakristályosodás szemcsefinomító hatásának bizonyítása lineáris dörzshegesztés esetén.
5754-H22 Al ötvözet (200x)
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
22
Összefoglalás, következtetések I.
• A GLEEBLE 3500 fizikai szimulátor segítségével sikeresen meghatároztuk a zérus szilárdsághoz tartozó hőmérsékleteket (NST) acél és alumínium ötvözetekre.
• A melegrepedés-érzékenység kiértékelése az acélok esetére megtörtént, az alumínium ötvözetek tekintetében az eredmények pontosítása miatt további (HTT) vizsgálatok szükségesek.
• WELDOX 960 E (S960QL, MSZ EN 10025-6) nemesített nagyszilárdságú acél szívósság szempontjából legkritikusabb hőhatásövezeti sávjai egysoros varratfelépítés esetén a durvaszemcsés és interkritikus sávok, többsoros varratfelépítés esetén pedig az interkritikusan megeresztett durvaszemcsés sáv.
• A GLEEBLE 3500 fizikai szimulátoron elvégzett hőhatásövezeti tesztek segítségével sikeresen előállítottuk a durvaszemcsés és interkritikus sávokat az optimálisnak feltételezett hűlési idő tartomány alsó (t8,5/5 = 5 s) és felső (t8,5/5 = 15 s) határértékére.
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
23
Összefoglalás, következtetések II.
• A durvaszemcsés és interkritikus sávok szívóssága jelentősen elmaradt az alapanyag szívósságától. Mindkét sáv tekintetében a szívósság a -40 °C-on megkövetelt 27 J-ra csökkent.
• Az egysoros varratfelépítés esetén előforduló két legkedvezőtlenebb szívóssággal rendelkező övezet, a durvaszemcsés és interkritikus sávok kombinációja többsoros varratfelépítés esetén előfordulhat. Ezek a csökkent szívósságú részek kedvező feltételeket teremtenek a repedéskeletkezéshez, ezért ezzel a speciális sávval a továbbiakban részletesen kívánunk foglalkozni.
• A fizikai szimulátoron elvégzett melegzömítő vizsgálatok elvégzésével sikerült bizonyítanunk a lineáris dörzshegesztéskor adott feltételek esetén fennálló dinamikus újrakristályosodás szemcsefinomító hatását.
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
24
Irodalomjegyzék[1] Adony, Y.: Heat-affected zone characterization by physical simulations, Welding Journal, 2006 October pp. 42-47., 2006[2] Gáspár, M.; Balogh, A.: A hegesztési paraméterek hőhatásövezetre gyakorolt hatásának fizikai szimulációval történő vizsgálata S960QL acél esetén, Hegesztéstechnika, 2014/1 pp. 21-28. [3] Węglowski, M.: Modern toughened steels – their properties and advantages, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2012/02. pp. 25-36.[4] Heikkilä, S. J.; Porter, D.A.; Karjalainen, L. P.; Laitinen, R. O.; Thinen, S. A; Suikkanen, P. P.: Hardness Profiles of Quenched Steel Heat Affected Zones, Materials Science Forum Vol 762, Trans Tech Publications, Switzerland, 2013. pp. 722-727.[5] Laitinen, R.; Porter, D. A.; Karjalainen, L. P.; Leiviskä, P.; Kömi, J.: Physical Simulation for Evaluating Heat-Affected Zone Toughness of High and Ultra-High Strength Steels, Materials Science Forum Vol. 762, Trans Tech Publications, Switzerland, 2013. pp. 711-716.[6] Gáspár, M.; Balogh, A.: Hegesztéstechnológiai paraméterablak nagyszilárdságú acélok hegesztésénél, GÉP, LXIII. évf. 4. sz., p.: 11-16., 2012[7] Komócsin, M.: Nagyszilárdságú acélok és hegeszthetőségük, Hegesztéstechnika, 2002/1, pp. 5–9.[8] Kuzsella, L.; Lukács, J.; Szűcs, K.: Fizikai szimulációval végzett vizsgálatok S960QL jelű, nagyszilárdságú acélon, GÉP, LXIII. évf. 4. sz., 2012. pp. 37-42.[9] Lukács, J., Kuzsella, L., Dobosy, Á., Pósalaky, D.: Hegesztési melegrepedés-érzékenység megítélése fizikai szimuláció segítségével, GÉP LXIV. évf. 8. sz. 2013. pp. 45-50.[10] Koritárné Fótos, R.; Koncsik, Zs.; Lukács, J.: A fizikai szimuláció és alkalmazása az anyagtechnológiákban, „Műszaki Tudomány az É-K Moi. Régióban”, Szolnok, 2012[11] Meilinger, Á.; Török, I.: Effect of temperature field and pressure force on the inhomogeneity of 5754-H22 and 6082-T6 FSW joints, Materials Science Forum Vols. 794-796 (2014) pp. 377-382[12] Pósalaky, D.; Lukács, J.: Nagyszilárdságú alumíniumötvözetek hegeszthetősége, XXVII. Hegesztési Konferencia, Budapest, 2014. pp. 247-256.[13] Gáspár, M.; Balogh, A.: Kritikus sávok a nagyszilárdságú acélok hőhatásövezetében, XXVII. Hegesztési Konferencia, Budapest, 2014 pp. 195-211.[14] Verő, B.: A fizikai és matematikai szimuláció helye és szerepe a műszaki anyagtudományban, Bányászati és kohászati lapok 145. évfolyam 1. szám, Budapest 2012. pp. 2-6.
Kecskemét, 2014. június 19-20.7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY)
Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
25
Köszönjük a figyelmet!
Az előadásban ismertetett kutatómunka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 projekt eredményeire alapozva a TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV-2012-0029 jelű projekt részeként – az Új Széchenyi Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.