Műszaki Alapozó és Gépészmérnöki szak Gépgyártástechnológiai Tanszék Gyártástechnológia I. (hegesztés) 11.előadás: Acélok és öntöttvasak hegeszthetősége Alumínium és ötvözetei hegeszthetősége Réz és ötvözetei hegeszthetősége előadó: Dr. Szigeti Ferenc főiskolai tanár
26
Embed
Gyártástechnológia I. (hegesztés) 11.előadás: Acélok és öntöttvasak hegeszthetősége
Műszaki Alapozó és Gépészmérnöki szak Gépgyártástechnológiai Tanszék. Gyártástechnológia I. (hegesztés) 11.előadás: Acélok és öntöttvasak hegeszthetősége Alumínium és ötvözetei hegeszthetősége - 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
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
- 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.
- 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);
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
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:
- 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;