- - Berecz Tibor - - Zsoldos Ibolya KONFERENCIA- Diamond Congress Kft

KONFERENCIAPROGRAM

^ZsS/Kdd^' 6]DEy3pWHU-iQRV- HOQ|N =ViPEyN'pQHV- WLV]WHOHWEHOLHOQ|N %DOi]VL&VDED Berecz Tibor %X]D*iERU &]LJiQ\7LERU -DQy9LNWyULD 9HUĘ%DOi]V

dhKDEzK^/Kdd^' *\XODL-y]VHI - WiUVHOQ|N 5RyV]$QGUiV- WiUVHOQ|N %iUVRQ\,VWYiQ %HNH'H]VĘ %HUWyWL,PUH &VDQiG\$QGUiVQp *iFVL=ROWiQ *LQV]WOHU-iQRV *XELF]D-HQĘ .DSWD\*\|UJ\ .yQ\D=ROWiQ .RYiFV.ULVWyI /iV]Oy,VWYiQ /XNiFV-iQRV 0HUWLQJHU9DOpULD 3pF]%pOD 5pJHU0LKiO\ 6iQWD,PUH 6]pSY|OJ\L-iQRV Tis]D0LNOyV Zsoldos Ibolya

KONFERENCIA-d/d<Z^' .yQ\D,OGLNy- WLWNiU 'XQD~MYiURV2NWyEHUWpU [email protected]

^ZsS/ZK Diamond Congress Kft. %XGDSHVW&VDORJiQ\X [email protected]

2

2. TEREM

KEDD IV6=(.&,Ï± 02'(//(=e6e6$1<$*,1)250$7,.$

(OQ|Nx Tranta Ferenc 11:00 $Q\DJWHFKQROyJLiNV]iPtWyJpSHVWHUYH]pVHpVYpJHVHOHPHVPRGHOOH]pVH Tisza M. ± .RYiFV3=± /XNiFV=V ± *iVSiUM. ± 3UpPL. 11:20 $IL]LNDLV]LPXOiFLyV]HUHSHQDJ\V]LOiUGViJ~DFpOpVDOXPtQLXP|WY|]HWKHJHV]WKHWĘVpJpQHN PHJtWpOpVpEHQ /XNiFV- ± Kuzsella L. ± Koncsik Zs. ± *iVSiU0± 0HLOLQJHUÈ 11:40 $Q\DJWXGRPiQ\LPRGHOOHNpVDQ\DJIHMOHV]WpVHN Kaptay Gy. ± Mekler Cs. ± Baumli P. - Stomp D. - 6]DEy-. - 6]DEy'. - 6YLGUy-. Nagy O. - JXKiV]..L. - 9pJKÈ. - .RUy]V-. 12:00 *UDGLHQVDQ\DJRNPHFKDQLNDLYLVHONHGpVpQHNPRGHOOH]pVH %pGD3. ± %pGD*\ 12:20 Dynamic experiments and 2D and 3D Characterization of Metals 5|QWJHQGLIIUDNFLyV UHFLSURNWpUWpUNpSH]pV'GHWHNWRUUDONRPELQiOWNRUV]HUĦGLIIUDNWRPpWHUUHO Kobayashi, S. ± Inaba, K. ± Saito, K. ± Okada, A. ± Uehara, K. ± Endo, T. 12:40 )XOOHUpQ-DQ\DJRNWRSROyJLDLV]HUNH]HWpQHNMHOOHP]pVH 5pWL7. ± /iV]Oy,

13:00 (EpG

16

2013.10.24.

Tartalom

A fizikai szimuláció szerepe nagyszilárdságú acél és alumíniumötvözet hegeszthetőségének megítélésében

ME

Lukács János egyetemi tanár Kuzsella László egyetemi docens Koncsik Zsuzsanna tanársegéd Meilinger Ákos tanársegéd Gáspár Marcell PhD hallgató Miskolci Egyetem, Gépészmérnöki és Informatikai Kar Mechanikai Technológiai Tanszék

IX. Országos Anyagtudományi Konferencia Balatonkenese, 2013. október 13 – 15.

 A fizikai szimuláció  A Gleeble 3500 termo-mechanikus fizikai szimulátor  Hegesztési melegrepedések A hegesztési melegrepedések keletkezésének alakváltozási elmélete A melegrepedés-érzékenység számszerűsítésének fizikai szimuláción alapuló lehetőségei  NST (Nil-Strength Temperature) vizsgálatok és eredményeik  HTT (Hot Tensile Test) vizsgálatok és eredményeik  

 A hegesztési paraméterek hőhatásövezetre gyakorolt hatásának vizsgálata 

IX. Országos Anyagtudományi Konferencia


TÁMOP 4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 projekt Balatonkenese, 2013. október 13-15. 1


A Gleeble 3500 termo-mechanikus fizikai szimulátor: anyagvizsgálatok és folyamat szimulációk

A fizikai szimuláció  számítógépes szimuláció  fizikai szimuláció: a tényleges és a lehetséges ipari – esetünkben anyagtechnológiai – folyamatok megvalósítása, a valósággal egyező idő léptékben és a valóságot relevánsan megközelítő geometriai (térfogati) léptékben

Anyagvizsgálat

Folyamat szimuláció

 meleg szakítóvizsgálatok  meleg nyomóvizsgálatok  feszültség – alakváltozás görbék meghatározása  zérus szilárdsághoz tartozó hőmérséklet (NST) meghatározása  alakváltozó képesség vizsgálata  szívósság vizsgálata  dilatometria  kúszásvizsgálatok  fárasztóvizsgálatok

    

termikus fárasztás termo-mechanikus fárasztás



 

  

folyamatos öntés kovácsolás sajtolás meleghengerlés ömlesztő hegesztés: hőciklus, hőhatásövezet (HAZ) ellenálláshegesztés diffúziós egyesítés, diffúziós kötések hőkezelés: különféle hőciklusok megvalósítása porkohászat: szinterelés





A Gleeble 3500 termo-mechanikus fizikai szimulátor Jellemzők (maximális értékek)

CCT

hevítési sebesség: 10000 °C/s hűtési sebesség: 10000 °C/s elmozdulás: 100 mm elmozdulási sebesség: 2000 mm/s statikus erő (húzás): 100 kN statikus erő (nyomás): 100 kN próbatest átmérő: 20 mm

FST

      

HAZ vizsgálatok és eredményeik

 Összefoglalás, következtetések  Köszönetnyilvánítás

A hegesztési 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 

HTT 

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)





1

2013.10.24.

Alakváltozások a melegrepedések keletkezésének alakváltozási elméletében

A melegrepedés-érzékenység számszerűsítésének fizikai szimuláción alapuló lehetőségei

 ε2 > P → melegrepedések

keletkeznek  ε1 = P → határeset

 ε′1 < P → nem keletkeznek melegrepedések   

melegszakító vizsgálat

εs = a hegesztési hőciklus okozta alakváltozás εk = a zsugorodás okozta alakváltozás εz = tartalék alakváltozás

NST vizsgálat





A melegrepedés-érzékenység számszerűsítésének fizikai szimuláción alapuló lehetőségei

Az NST (Nil-Strength Temperature) vizsgálatok eredményei: S960QL alapanyag

 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) – számítás  CF: repedési tényező (Crack Factor) – számítás

Próbatest

NST 0,5 °C/s

20 °C/s

700

Hőmérséklet, °C

Próbatest

NST

300

21˚C/s

100 0 50

75

100

Idő, s

Termoelemek Cement kötőanyag

1442

S960QL_06

1397

S960QL_07

1434

S960QL_08

1347

S960QL_09

1424

125

1421

S960QL_11

1408

Átlag

1408,0

Szórás

30,46

Szórási együttható

2,16%


400

25

1410

S960QL_05


500

0

1412

S960QL_04


1˚C/s

200

1358

S960QL_03


Beállított hőm. Mért hőm.

600

1434

S960QL_02

S960QL_10

NST  DRT CF  100% NDT

Az NST (Nil-Strength Temperature) vizsgálatok körülményei és eredményei: 6082-T6 alapanyag

NST, °C

S960QL_01

Az NST (Nil-Strength Temperature) vizsgálatok eredményei NST, °C

6-BM-NST-01

612

6-BM-NST-02

627

6-BM-NST-03

623

6-BM-NST-04

621

6-BM-NST-05

605

6-BM-NST-07

Próbatestek száma, darab

Átlag, °C

Szórás , °C

Szórási együttható, %

S690QL

9

1421,5

19,15

1,35

S960QL

11

1408,0

30,46

2,16

608

AlMg3 (5754)

10

602,6

1,81

0,30

6-BM-NST-08

612

6082-T6

10

616,6

7,15

1,16

6-BM-NST-10

623

6-BM-NST-11

616

6-BM-NST-12 Átlag Szórás Szórási együttható

Anyagminőség

617 616,6 7,15 1,16%





2

2013.10.24.

A HTT (Hot Tensile Test) vizsgálatok eredményei: S960QL alapanyag

HTT (Hot Tensile Test) vizsgálatok eredményei: S960QL alapanyag Hőmérséklet, °C

Kontrakció, % 100

Hevítés-visszahűtés (on cooling)

93,05 99,82

1100

99,52

1200

99,99

1300

99,99

1340

99,91

1360

99,97

1380

100,00

1380/1360

99,95

1380/1300

99,94

1380/1200

99,93

1380/1100

99,85

10

1380/1000

96,43

0

1380/800

92,73

1380/500

83,98

40 °C/s

500 °C/s

  

70 60 50

NST = 1408 °C NDT = 1390 °C DRT = 1370 °C CF = 2,73% CF < 4%, nincs érzékenység

40 30 20 HTT hevítéses HTT hevítéses-visszahűtéses NST 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Hőmérséklet, T, C




A hegesztési paraméterek hőhatásövezetre gyakorolt hatásának vizsgálata (HAZ)

 Hegesztési körülmények 

80


A hegesztési paraméterek hőhatásövezetre gyakorolt hatásának vizsgálata (HAZ) 

90

Fajlagos keresztmetszet-csökkenés, Z, %

2s

800 1000

Durvaszemcsés övezet Tmax = 1350 °C

hegesztő eljárás: VFI (82% Ar + 18% CO2) alapanyag: S960QL (SSAB: WELDOX 960) hozaganyag: UNION X 96 t8,5/5 = 5 – 15 s (6 – 10 s) lemezvastagság: 12 mm

HAZ vizsgálat

 Fizikai szimuláció      

modell: Rykalin 3D próbatest: 10 x 10 x 70 mm durvaszemcsés övezet (1100…1400 ºC) → 1350 ºC normalizált (finomszemcsés) övezet (A3…1100 ºC) → 950 ºC részleges átkristályosodási (interkritikus) zóna (A1…A3) → 800 ºC t8,5/5 = 5 s és 15 s vonalenergia: 1015 J/mm és 3046 J/mm IX. Országos Anyagtudományi Konferencia




A HAZ vizsgálatok eredményei: keménységmérések

Hőhatásövezeti zóna

Tmax, °C

A HAZ vizsgálatok eredményei: ütővizsgálatok

Átlagkeménység, HV10 t8,5/5 = 5 s

t8,5/5 = 15 s

szemcsedurvulási

1350

417

385

normalizált

950

418

363

részleges átkristályosodási

800

348

351

Ütőmunka -40 °C hőmérsékleten, KV, J



110

t8,5/5 = 5 s

100

t8,5/5 = 15 s

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1350

950

800

Maximális hőmérséklet, Tmax, °C





3

2013.10.24.

Összefoglalás, következtetések 1.

Összefoglalás, következtetések 2.

 A Gleeble 3500 termo-mechanikus szimulátorral az NST hőmérsékletek nagy megbízhatósággal határozhatók meg.  Az elvégzett NST vizsgálatok alapján a vizsgált anyagminőségek NST hőmérsékletei az alábbiak:  S690QL jelű acél: 1421 °C;  S9060QL jelű acél: 1408 °C;  AlMg3 (5754) jelű alumíniumötvözet: 603 °C;  6082-T6 jelű alumíniumötvözet: 607 °C.  Az elvégzett NST és HTT vizsgálatok alapján megállapítható, hogy az S960QL acél melegrepedés-érzékenységi hajlamot nem mutat.

 A Gleeble 3500 termo-mechanikus szimulátorral az S960QL jelű acél hőhatásövezetének kritikus zónái megbízhatóan előállíthatók.  Az S960QL jelű acél VFI eljárással történő hegesztésének technológiája a hőhatásövezet fizikai szimulációira alapozva megtervezhető, a kötés megfelelő minősége garantálható.  A szimulált hőhatásövezet szemcsedurvulási és normalizált zónáiban a két szélső t8,5/5 hülési időhöz tartozó keménységek szignifikánsan eltérnek, a részleges átkristályosodási zóna ugyanezen keménységei azonosnak tekinthetők.  A keménység értékek átlagai biztonsággal az előírt határérték alatt maradtak.  A szimulált hőhatásövezeti zónák ütővizsgálatának eredményei megfelelnek követelményeknek.





Köszönetnyilvánítás

A Gleeble 3500 típusú termo-mechanikus fizikai szimulátor beszerzésére a TIOP-1.3.1-07/1-2F-2008-0005 nyilvántartási számú projekt keretében került sor. Az előadásban ismertetett kutató munka a TÁMOP4.2.1.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.

A fizikai szimuláció szerepe nagyszilárdságú acél és alumíniumötvözet hegeszthetőségének megítélésében

ME

Lukács János egyetemi tanár [email protected] Kuzsella László egyetemi docens Koncsik Zsuzsanna tanársegéd Meilinger Ákos tanársegéd Gáspár Marcell PhD hallgató Miskolci Egyetem, Gépészmérnöki és Informatikai Kar Mechanikai Technológiai Tanszék

Köszönöm a megtisztelő figyelmet!





4

- - Berecz Tibor - - Zsoldos Ibolya KONFERENCIA- Diamond Congress Kft

Recommend Documents