A hegesztéstechnológia hatása finomszemcsés nagyszilárdságú acél ismétlődő igénybevétellel szembeni ellenállására

MISKOLCI EGYETEM ANYAGSZERKEZETTANI ÉS ANYAGTECHNOLÓGIAI INTÉZET

A hegesztéstechnológia hatása finomszemcsés nagyszilárdságú acél ismétlődő igénybevétellel szembeni ellenállására 27. Hegesztési Konferencia, Budapest cikkvázlat Kidolgozta:

Dobosy Ádám PhD hallgató

Készült:

a TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 a Járműipari anyagfejlesztések projekt keretében

A projekt szakmai vezetője:

Dr. Tisza Miklós

egyetemi tanár, tanszékvezető

Miskolc 2014

A HEGESZTÉSTECHNOLÓGIA HATÁSA FINOMSZEMCSÉS NAGYSZILÁRDSÁGÚ SZERKEZETI ACÉL ISMÉTLŐDŐ IGÉNYBEVÉTELLEL SZEMBENI ELLENÁLLÁSÁRA INFLUENCE OF THE WELDING TECHNOLOGY ON THE FATIGUE RESISTANCE OF THE FINE GRAINED HIGHSTRENGTH STEEL Dobosy Ádám

Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet, Miskolci Egyetem, 3515 Miskolc-Egyetemváros [email protected]

Dr. Lukács János

Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet, Miskolci Egyetem, 3515 Miskolc-Egyetemváros [email protected]

Jelen közleményben nagyciklusú fáradásra érvényes tervezési határgörbéket mutatunk be hegesztett kötésekre és alapanyagra egyaránt, valamint összehasonlítjuk azok jellegzetességeit (felépítés, származtatás, alkalmazhatóság). Bemutatjuk az S690QL (Ruuki OPTIM700QL) alapanyagból készített hegesztett kötéseket, valamint azok hegesztéstechnológiáját. Ismertetjük az elvégzett nagyciklusú fárasztóvizsgálatok eredményeit, a vizsgált alapanyagra és az elkészült hegesztett kötésekre. Vizsgálatainkat, illetve azok eredményeit irodalomból származó adatokkal is összevetjük.

The objective of this article is to present the results of our research work in the field of high cycle fatigue. Different fatigue design limit curves will be introduced and compared (construction, derivation, applicability). Welded joints made of S690QL (Ruuki OPTIM700QL) quenched and tempered high strength steel and their welding technology will be introduced, too. High cycle fatigue examinations were prepared and executed based on statistical aspects. The high cycle fatigue tests (HCF), as well as the test results will be described. Finally, both our examinations and their results will be compared with literature data.

1. Bevezetés Napjaink hegesztett szerkezeteiben a nagyszilárdásgú acélok kiemelkedő szerepet töltenek be. A különböző felhasználási igények hatására rendkívül összetett elvárások alakultak ki az alapanyagokkal szemben, amelyeket az anyagfejlesztési irányzatoknak követniük kell; ilyen például a növelt szilárdság mellett a minél nagyobb alakváltozó képesség megőrzése. Mindemellett ezen szerkezetek gyakran ismétlődő igénybevételnek vannak kitéve, így jellemző károsodási formájuk a fáradás, ami még összetettebb elvárást jelent az alapanyagokkal szemben.

Ugyanakkor a jellemző gyártástechnológia a hegesztés, ami – a hőbevitelből adódóan – megváltoztatja az eredeti mikroszerkezetét az anyagnak. Így gyakran teljesen eltérő mechanikai tulajdonságokat kapunk, ami a szerkezet szempontjából sok esetben nem megengedhető. Éppen ezért van kiemelt jelentősége ezen acélok hegesztett kötései vizsgálatának, illetve a megfelelő gyártástechnológia kidolgozásának. A problémakör összetettsége miatt jelen cikk a hegesztési nehézségek rövid összefoglalására, és a hegesztéstechnológia hatásának fáradási jellemzőkre gyakorolt hatásának bemutatására törekszik. Ennek vizsgálatát az indokolja, hogy a növelt szilárdságú acélokat (S690, S960, S1100) egyre nagyobb mennyiségben alkalmazzák különböző szerkezetek gyártása során. Azonban ezen acélok fáradási tulajdonságai még nem ismertek teljes körűen, és ez fokozottan igaz a hegesztett kötésekre is. Jelenleg a hegesztett acélszerkezetek gyártásával foglalkozó Eurocode 3 460 MPa garantált folyáshatár értékig tartalmazza az acélokat, illetve kiegészítő korlátozások figyelembevételével 700 MPa értékig. Azonban e fölött a szerkezetek, hegesztett kötések fáradási jellemzőivel nem igazán foglalkoznak, pedig mind a kisciklusú fáradás, mind a nagyciklusú fáradás jelensége előfordulhat bizonyos terhelések esetén. Ezért végeztünk hegesztési kísérleteket S690QL finomszemcsés, nemesített nagyszilárdságú acélokon, valamint nagyciklusú fárasztóvizsgálatokat (HCF) az említett alapanyagon és a hegesztett kötésekből kimunkált próbatesteken egyaránt. Eredményeink összehasonlíthatósága érdekében irodalomkutatásból származó adatokkal vetettük össze a kapott eredményeket.

2. Hegeszthetőségi nehézségek Az általunk vizsgált, nagy lemezvastagság tartományban (s = 30 mm) szemcsefinomítással érhető el hatásosan szilárdságnövelés. Ennek alapja az, hogy egy adott térfogatban a szemcseméret csökkentése együtt jár a szemcsehatár, valamint a fázishatár összes felületének növekedésével, ami egyúttal rácsrendezetlenségekkel, vagyis az anyag belső energiájának növekedésével. Összeségében elmondható, hogy a szemcseméret csökkentésével járó szemcsehatár rendezetlenség és rácsrendezetlenség növekedésével a szilárdásgi jellemzők, különösen a folyáshatár, arányosan növekszik. Emellett a szemcseméret csökkenés kedvező hatása még az ütőmunka értékének növekedése az átmeneti hőmérséklet egyidejű csökkenése mellett [1]. A kísérletek során vizsgált S690QL nemesített, nagyszilárdságú acélok minimális folyáshata 690 MPa, de akár a 800 MPa értéket is elérhetik. Az acél jelölésében lévő „L” arra utal, hogy ez a csoport negatív hőmérsékleten üzemelő berendezések – mint például mobildaruk – esetében alkalmazható. A nemesített nagyszilárdásgú acélok karbontartalma kicsi, átlagosan 0,15%, fő ötvözőik pedig a mangán, a molibdén, a króm, a nikkel és mikroötvözőként a bór. Ezek hatással vannak az átedzhetőségre is, így nagy lemezvastagság esetén is martenzitrs szövetszerkezetet kapunk. Ezen acéloknál a kimagaslóan nagy szilárdságot nem csupán hőkezeléssel, hanem ötvözéssel és speciális gyártástechnológia együttes alkalmazásával érik el, aminek eredményeként kapják a nagy szilárdságú komplex szövetszerkezetet: ferritbe ágyazott megeresztett bénitet és martenzitet. Ez azonban egy nem-egyensúlyi

szövetszerkezet, amit a hegesztési folyamat visszafordíthatatlanul megváltoztat, a gyártás során kapott szövetszerkezetet hegesztés után már nem lehet visszaállítani. A hőhatásövezet könnyen keményedhet, továbbá túl nagy vonalenergia esetén a hőhatásövezet egyes részei az alapanyaghoz képest jobban kilágyulhatnak, ami szilárdság-, illetve keménységcsökkenéssel járhat, ezt látható az 1. ábrán.

1. ábra Keménységeloszlás hegesztett kötés mentén [5]

Az említett szemcsedurvulás megakadályozása érdekében ezért további mikroötvőzőket alkalmaznak így: alumíniumot, nióbiumot, vanádiumot, illetve titánt. Ezek a tulajdonságbeli változások természetesen hatással vannak a fáradási jellemzőkre is, a kifáradással szembeni ellenállást nagymértékben befolyásolja a kötésben kialakult különböző szerkezetű övezetek. Ebből a rövid leírásból is jól látható, hogy a nagyszilárdságú acélok helyes hegesztéstechnológiájának kidolgozása összetett feladat, egyidejűleg sok tényezőt kell figyelembe venni mind a hegesztéstechnológia, mind az elérni kívánt tulajdonságok érdekében [6]. Ezen acélok esetében a hegeszthetőség sikerességének egyik legfontosabb jellemzője a vonalenergia. Ha ennek értéke túl kicsi, akkor a varrat hűlési sebessége túl gyors lehet, ami edződési repedések kialakulását okozhatja. Ellenkező esetben viszont erős szemcsedurvulással kell számolni a hőhatásövezetben, ami a szilárdsági és szívóssági jellemzők csükkenését eredményezheti. Így eredményként egy szűk tartományt kapunk, amelyen belül a kötés minősége megfelelő lehet. Egy ilyen hegesztési munkatartomány látható az 2. ábrán, amely a WeldCalc szoftver segítségével lett meghatározva. Meg kell azonban jegyezni, hogy a tapasztalatok alapján a kisebb vonalenergia előnyösebb a kötés szilárdsága, szívóssága, illetve a maradó feszültségek szempontjából és vélhetően a fáradási jellemzők oldaláról is [4, 5].

2. ábra Hegesztési munkatartomány S690QL acélok esetén (WeldCalc)

Az ábra alapján látható, hogy a vonalenergia mellett meghatározó mennyiség még az előmelegítési és a rétegközi hőmérséklet, amelyek együttesen határozzák meg a kötés minőségét. Ezen jellemzők számszerűsítésére a gyakorlatban a hűlési időt szokták alkalmazni (t 8,5/5 ), ami az előzőekből adódóan szintén egy szűk tartomány, S690QL acélok esetében általában 6 – 15 s [7].

3. A hegesztési kísérletek bemutatása Az előző megállapítások vizsgálata érdekében végeztünk hegesztési kísérleteket S690QL jelű, nemesített, 30 mm lemezvastagságú alapanyagon (R p0,2 = 809 MPa, R m = 850 MPa, A = 17%). A kísérletek célja hegesztett kötések létrehozása volt, annak érdekében, hogy össze tudjuk vetni az alapanyag fáradási jellemzőit a hegesztett kötések fáradási jellemzőivel. Ennek érdekében két hegesztési kísérletet végeztünk ugyanazon alapanyagból és lemezvastagságból, megegyező hegesztési paraméterek mellett. A hegesztési kísérletekhez védőgázas fogyóelektródás ívhegezstést (ISO kód: 135) választottunk, mert ezen acélokat szinte kizárólag ezzel az eljárással hegesztik, így az összehasonlíthatóságot szem előtt tartva döntöttünk ezen eljárás mellett. Védőgázként, szintén ipari tapasztalatokra alapozva, 18% CO2 + 82% Ar tartalmú M21-es védőgázkeveréket választottunk. Hozaganyagként Inefil NoMoCr jelű, 1,2 mm átmérőjű huzalt használtunk, amely matching párosítást jelent a vizsgált alapanyagra nézve. Itt fontos megjegyezni, hogy ennél a szilárdsági osztálynál a hozaganyag párosítás kérdése nem egyértelmű. Általános elv, hogy kisebb szilárdságú acélok esetében a

hozaganyagot megegyező (matching párosítás) vagy jobb mechanikai tulajdonságúra (overmatching párosítás) választjuk. Azonban nagyobb szilárdságú alapanyagokhoz már nem minden esetben áll rendelkezésre ugyanolyan szilárdságú hozaganyag, ebben az esetben kisebb mechanikai jellemzőkkel rendelkező hozaganyagot kell választanunk (undermatching párosítás). Ugyanakkor sok esetben ez még előnyösebb szerkezeti tulajdonságokhoz vezet, mivel a kisebb szilárdságú varrat szívóssági jellemzői jobbak lehetnek, így az egész szerkezet terhelését nézve előnyös lehet undermatching hozaganyagot választani. Természetesen ilyen esetben is a varrat mechanikai jellemzőinek megkell felelniük a szabványok által támasztott követelményeknek. Hozaganyagválasztás szempontjából az S690 anyagcsoport éppen egy átmeneti osztályt képvisel. Vagyis rendelkezésre állnak mind undermatching, mind overmatching hozaganyagok is, amelyek alkalmazhatósága az adott feladattól függ. Több cég is a jellemzően overmatching hozaganyagokat részesíti előnyben a jobb mechanikai jellemzők miatt, míg sok feladat esetében inkább az undermatching kötéseket választják a jobb szívóssági jellemzők miatt. A kísérleteinkhez mi matching hozaganyagot választottunk, abból a megfontolásból, hogy a hegesztett kötések általános befolyását tudjuk megállapítani a fáradási jellemzőkre, és egy későbbi kísérletsorozat céljaként tűztük ki a hozaganyag szerepének vizsgálatát. Az egyenletes feszültségeloszlás és minimális vetemedés érdekében X varratkialakítást terveztünk, a hegesztés közben pedig minden egyes réteg után forgattuk a próbadarabokat. Az egyes lemezek mérete 150 mm x 75 mm volt, ebből állítottuk össze a hegesztett kötéseket. A lemezek előkészítése a 3. ábrán látható.

3. ábra Hegesztési próbalemezek előkészítése

Mindkét kísérlet esetében az élelőkészítés szögét 80º-ra választottuk. A hegesztési paraméterek megválasztásánál törekedtünk arra, hogy a hűlési idő (t 8,5/5 ) a javasolt 6 – 15 s közé essen, amit minden egyes kísérletnél sikerült betartani. A paraméterek megválasztásánál az SSAB által készített WeldCalc nevű szoftvert alkalmaztuk, amelynek segítségével a hűlési idők figyelembevételével könnyen meghatározhatóak az optimális értékek. Az alkalmazott hegesztési paramétereket az 1. táblázatban foglaltuk össze. Varratsor 1. 2. 3-6. 7-13. 14-15. 16. 17. 18-19. 20.

Áramerősség, Feszültség, Sebesség, A V cm/min 130 145 260 255-260 255-260 255-260 255-260 255-260 255-260

19,0 19,7 29 28,8 29,1 29,1 29,3 29,2 29,2

Huzalelőtolási sebesség, m/min

20 20 40 40 35 45 40 35 45

5,5 6 13,2 13,1 13,2 13,2 13,3 13,2 13,2

E v , Számított t 8/5 , s J/mm 700 750 1050 1000 1100 1000 1050 1100 1000

6 6 9 8,5 10 8,5 9 10 8,5

1. táblázat Hegesztési paraméterek

Az előmelegítési hőmérséklet minimális értékének 150 ºC-ot írtunk elő, míg a megengedhető rétegközi hőmérséklet maximális értékének 180 ºC-ot. Ezen értékek meghatározásánál korábbi kísérleti eredményekre és szakirodalmi adatokra alapoztunk [3, 5, 6]. A hegesztési paramétereket (feszültség, áramerősség, huzalelőtolási sebesség, védőgázmennyiség) a kísérletek során folyamatosan rögzítettük egy úgynevezett WeldQAS folyamatfelügyelő rendszer segítségével. Ez a kompakt szenzor az adatokat nem csak valós időben képes kijelezni, hanem el is tárolja azokat, így mind a folyamatfelügyelet, mind a későbbi kiértékelések során igen hasznos. Az említett szempontok betartása mellett, ahogyan ez az 1. táblázatban is látható, a vonalenergia értékét sikerült 700 J/mm és 1100 J/mm értékek között tartani. Magukhoz a kísérletekhez REHM MegaPuls 500 hegesztőgépet alkalmaztunk, kiegészítve hegesztő szekátorral. A gyöksorokat minősített hegesztő segítségével készítettük el, a további töltő, illetve fedő sorokat pedig a paraméterek állandósága érdekében a szekátor segítségével. A kísérleti összeállítás a 4. ábrán látható, míg egy elkészült kötés az 5. ábrán.

4. ábra A hegesztési kísérletek összeállítása

5. ábra Elkészült hegesztett kötés

4. Fáradási határgörbék nagyszilárdságú acélokra A hegesztett szerkezeteket terhelő ismételt igénybevételek lehetnek ismételt normál feszültségek, mint például a húzás és a nyomás, illetve lehetnek ismételt csúsztató feszültségek is. A normál feszültséget eredményező igénybevételek lehetnek tiszta húzó, tiszta nyomó, húzó-nyomó, hajlító és forgó-hajtogató igénybevételek egyaránt. Ugyanakkor összetett szerkezetek esetén ezek kombinációi is terhelhetnek egy-egy kötést.

Abban az esetben, ha a vizsgált anyag makroszkopikus viselkedését figyeljük meg, megállapítható hogy a folyáshatárnál nagyobb terhelés hatására alakváltozás kezdetben csak rugalmas, majd a terhelés növelésével jelenik meg a maradó, képlékeny alakváltozás. Általános elmondható az, hogy kisciklusú fáradás abban az esetben tud bekövetkezni, ha a szerkezetet terhelő feszültség, vagy a szerkezetben helyileg ébredő feszültségek meghaladják a folyáshatár értékét, tehát képlékeny alakváltozás következik be. Ilyen esetben kisszámú ciklus is elegendő a tönkremenetelhez. Általánosságban ugyanakkor megjegyezhető, hogy a szilárdság növelésével a kisciklusú fáradással szembeni ellenállás is növekszik, hiszen a folyáshatár növekedésével nagyobb feszültség hatására következhet csak be képlékeny alakváltozás. Ebből a szempontból a nagyszilárdságú acélok tulajdonsága rendkívül előnyös. Szemben a kisciklusú fáradás jelenségével, nagyciklusú fáradás akkor következik be, amikor a terhelés viszonylag kicsi és a tönkremeneteli ciklusszám nagy, vagyis jellemzően 104 és 108 ciklusszám közé esik. Ebből kifolyólag makroszkopikusan csak rugalmas alakváltozás következik be, azonban mikroszkopikus szinten számolni kell a képlékeny alakváltozás megjelenésével. Ezeket a helyi feszültséggyűjtő helyeket nagyon sok tényező befolyásolja, ezáltal a vizsgálatok eredményei is nagymértékben függnek tőlük. Fárasztóvizsgálatok esetében számolni kell az eredmények jelentős szórásával, míg nagyszilárdságú acélok esetén is. Különösen igaz ez a hegesztett kötések vizsgálatára. Alapvetően a befolyásoló tényezőket két nagy csoportra oszthatjuk; külső illetve belső tényezőkre. Külső tényezők alatt a fárasztás körülményeit értjük, mint a próbatestek alakjának, felületi minőségének eltérése, a terhelés beállításának pontatlansága, a fárasztási frekvencia, vagy a vizsgálati hőmérséklet változása. Ezzel szemben a belső tényezők az anyag mikroszerkezeti változásával függnek össze, mint az anyag inhomogenitása vagy a fárasztás hatására létrejövő anyagszerkezettani változások [2]. A fárasztóvizsgálat eredményére ezek közül jelentős hatást gyakorol az alkalmazott próbatest mérete (annak növekedésével a kifáradási határ csökken), a felület érdessége (az érdesség növekedésével a kifáradási határ csökken), a felület minősége (a képlékeny alakítás általánosan növeli a kifáradási határt), a vizsgálati hőmérséklet (egyes hőmérsékleteken a kifáradási határ magasabb lehet, mint szobahőmérsékleten), valamint az anyag belső inhomogenitásai. Hegesztett kötések fárasztóvizsgálata esetén ez utóbbi tényezőnek van jelentős hatása, hiszen az alapanyagtól a hegesztett kötés, valamint annak hőhatásövezetének tulajdonságai is jelentősen eltérnek. Alapvető különbség a hegesztett kötés dendrites szövetszerkezete szemben az alapanyag polikristályos szerkezetével, továbbá finomszemcsés nagyszilárdságú, szerkezeti acélok esetében a hőhatásövezetben jelentkező különböző mértékű szemcsedurvulás is. Az irodalomban nagyon sok összefüggéssel lehet találkozni a nagyciklusú fáradási eredmények, a fáradási görbék leírására. Ezek közül az egyik legelterjedtebb Basquin összefüggése:

σ = a ⋅ Nb

(10)

ahol: σ a terhelő feszültség, N az igénybevételi szám, a és b pedig a mérési adatokból meghatározott paraméterek. Egy másik, ugyancsak elterjedt egyenletet Stromayer dolgozta ki:

σ = a ⋅ N b + σ∞

(11)

ahol: σ a terhelő feszültség, N az igénybevételi szám, a és b pedig a mérési adatokból meghatározott paraméterek, σ∞ pedig a kifáradási határ [2]. A nagyciklusú fáradásra érvényes szilárdsági görbék, vagy tervezési határgörbék számos változata ismert, az egyes előírásokban különböző formában jelennek meg. Az egyik, széles körben használt előírás az Eurocode 3, amely acélokból készülő építőmérnöki szerkezetek tervezésére vonatkozik. Ez az előírás összefoglalja, különböző szerkezeti kialakítások esetén a fáradási szilárdság értékeket normálfeszültség-, nyírófeszültség-tartományokra, csőszelvényű rácsos tartók csomópontjaira, valamint különleges esetekre. Az Eurocode 3 szerkezeti részletosztályai természetesen figyelembe veszik a jellemző gyártástechnológiát, a hegesztést, valamint a legjellemzőbb kialakítási módokat, továbbá a gyakorlati tapasztalatokat felhasználva, kísérleti eredmények alapján lettek meghatározva. Azonban az eredeti szabvány csupán S460 szilárdsági osztályig vette figyelembe az acélokat. Mivel a nagyszilárdságú acélok egyre nagyobb térnyerése megkövetelte ennek kiterjesztését, ezért az eredeti előírást 2007-ben kiegészítették, így már S700 szilárdsági osztályig érvényes az Eurocode 3. Mivel azonban ez csak egy kiegészítés, az eredeti tervezési előírásokat nem módosították, így továbbra is szükséges a nagyszilárdságú acélok és azok hegesztett kötéseinek nagyciklusú fáradási jellemzőit elemezni, vizsgálni. Az 6. ábra az EC3 által tartalmazott normálfeszültség-tartományokra érvényes tervezési görbét szemlélteti.

6. ábra Tervezési határgörbék normálfeszültség tartományokra az EC3 szerint [2]

Összességében tehát elmondható, hogy a nagyciklusú fáradásra érvényes tervezési határgörbék rendkívül sokfélék lehetnek, ugyanakkor nem minden meghatározási mód veszi figyelembe a hegesztéstechnológiát, a hegesztési folyamat hatását: az anyagszerkezettani változásokat és a keletkezett hegesztett kötés fáradásra gyakorolt hatását. Továbbá a legtöbb előírás még jelenleg sem terjed ki az egyre nagyobb mennyiségben felhasznált nagyszilárdságú acélokra, ugyanakkor ezek esetében a fáradási jellemzők jelentősen eltérnek, eltérhetnek a hagyományos acélok tulajdonságaitól. Ezét indokolt mind az alapanyag, mind az ezekből készült hegesztett kötések részletesebb tanulmányozása.

5. Nagyciklusú fárasztóvizsgálatok Annak érdekében, hogy a hegesztett kötések ismétlődő igénybevétellel szembeni ellenállását meg tudjuk ítélni, S690QL minőségű alapanyagból kimunkált próbatesteken, majd ezen alapanyagból készült hegesztett kötésekből kimunkált próbatesteken végeztünk nagyciklusú fárasztóvizsgálatokat. A vizsgálatokra MTS 810 jelű, elektro-hidraulikus anyagvizsgáló berendezésen került sor a Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet Anyagvizsgáló Laborjában. A fárasztásra minden esetben szobahőmérsékleten és környezeti közegben került sor. Rádiusszal gyengített, lapos próbatesteket használtunk, amelyek szélessége 24 mm, a rádiusz sugara 92,5 mm, vastagsága pedig 6 mm volt, a vizsgálati keresztmetszet pedig 6x8 mm (7. ábra). A hegesztett kötésekből két típusú próbatestet munkáltunk ki. Az első kísérletből a varratra és a felületre merőleges próbatesteket készítettünk, úgy, hogy a kötés középvonala és a próbatest középvonala egybe essen, ezáltal az X varratkialakításnak köszönhetően, a kötés szempontjából kritikus gyökrész a vizsgálati tartományba került. Míg a második hegesztett kötésből a felülettel párhuzamos próbatesteket készítettünk, így a kötések koronaoldalát vontuk vizsgálat alá. 7. ábra Nagyciklusú fárasztó próbatestek

A vizsgálatok során állandó terhelésamplitúdót alkalmaztunk, R = 0,1 terhelés asszimmetria tényező mellett, vagyis lüktető húzó igénybevételt alkalmaztunk, f = 30 Hz-es frekvenciával. A terhelési függvény alakja szinuszos volt. A vizsgálati összeállítás a 8. ábrán látható.

8. ábra Nagyciklusú fárasztó próbatestek

Az összehasonlíthatóság érdekében a kapott eredményeinket kiegészítettük szakirodalomban fellelhető adatokkal [8-10] és ezeket a saját eredményeink mellett ábrázoltuk is. A D38MSV5S (0,384% C, 5,67% Si, 1,23 Mn stb.) jelű acél esetében Rp0,2 = 608 MPa, Rm = 878 MPa, A = 20% [8], az S690 jelű acél esetében ReH = 733 MPa, Rm = 787 MPa, A = 17% [9], míg az S690QL jelű acél esetében pedig Ry ≥ 690 MPa, Rm = 770-940 MPa, A ≥ 14% [10] volt. Az alapanyag esetében kapott fáradási eredményeket és a szakirodalmi adatokat a 9. ábrán foglaltuk össze. Ez alapján megállapítható, hogy az általunk vizsgált alapanyag nagyciklusú fáradással szembeni ellenállása számottevő és alátámasztja azt a feltevést, hogy a nagyobb szilárdságú acélok fáradással szembeni ellenállása a szilárdsággal együtt növekszik, valamint a kapott adatok összhangban vannak az irodalomban talált adatokkal.

9. ábra Nagyciklusú fárasztó vizsgálati eredmények alapanyagra

A hegesztett kötésekből kimunkált különböző irányultságú próbatesteken elvégzett nagyciklusú fárasztóvizsgálatok eredményeit, szintén irodalmi adatokkal kiegészítve a 10. ábrán mutatjuk be.

10. ábra Nagyciklusú fárasztó vizsgálati eredmények hegesztett kötésekre

Ennek alapján megállapítható…

Összefoglalás Az elvégzett próbahegesztések alapján megállapítható, hogy a kidolgozott hegesztéstechnológia, a meghatározott paraméterek alkalmasak megfelelő minőségű kötések elkészítésére. Az alapanyag melegrepedés érzékenységének komplex megítélése, az elvégzett NST vizsgálatok mellett, további, elsősorban HTT vizsgálatokat igényel. Az alapanyag nagyciklusú fárasztása alapján megállapítható, hogy annak kifáradási határ viszonylag magas, a kapott eredmények ugyanakkor biztos alapot nyújtanak a hegesztett kötéseken folyó vizsgálatok eredményeivel való összehasonlításhoz. Köszönetnyílvánítás A cikkben 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 Magyarország Fejlesztési Terv keretében - az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinonszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék [1]

Tisza Miklós: Metallográfia, Miskolci Egyetem Kiadó, Miskolc, 2008

[2]

Lukács János, Nagy Gyula, Harmati István, Koritárné Fótos Réka, Kuzsella Lászlóné Koncsik Zsuzsanna: Szemelvények a mérnöki szerkezetek integritása témaköréből, Miskolci Egyetem, 2012

[3]

Szunyogh László: Hegesztés és rokon technológiák, Gépipari Tudományos Egyesület, Budapest, 2007

[4]

Balogh András, Gáspár Marcell: Structural inhomogeneities in the heat affected zones of (Q+T) high strength steel joints, XXVII. microCAD International Scientific Conference, Miskolc, 2013. 3.21-22.

[5]

Dobosy Ádám, Gáspár Marcell: Welding of quenched and tempered high strength steels with heavy plate thickness, XXVII. microCAD International Scientific Conference, Miskolc, 2013. 3.21-22.

[6]

Wilms, R.: High strength steels for steel constructions, Nordic Steel Contruction Conference, 2009

[7]

Welding Hardox and Weldox, SSAB tájékoztató: www.ssab.com

[8]

Marines-García, I.; Galván-Montiel, D.; Bathias, C.: Fatigue life assessment of high-strength, low-alloy steel at high frequency. The Arabian Journal for Science and Engineering, Vol. 33, No. 1B, April 2008, p. 237-247.

[9]

Pijpers, R. J. M.; Kolstein, M. H.; Romeijn, A.; Bijlaard, F. S. K.: Fatigue experiments on very high strength steel base material and transverse butt welds. Advanced Steel Construction, Vol. 5, No. 1, 2007, p. 14-32.

[10]

Hamme, U.; Hauser, J.; Kern, A.; Schriever, U.: Einsatz hochfester Baustähle im Mobilkranbau. Stahlbau, Vol. 69, No. 4, 2000, p. 295-305.