HEGKONF 27. Hegesztési Konferencia PROCEEDINGS

HEGKONF 27. Hegesztési Konferencia

PROCEEDINGS

Budapest, 2014. május 22–24. Óbudai Egyetem

Table of Contents Köszöntő............................................................................................................................................ 1 Dr. Gáti József

IN MEMORIAM RITTINGER JÁNOS............................................................................................................................. 3 Fehérvári Attila, Dr. Gáti József, Prof. Tóth László DSc Óbudai Egyetem

FÁRADÁSOS REPEDÉSTERJEDÉSRE ÉRVÉNYES TERVEZÉSI GÖRBÉK HEGESZTETT SZERKEZETEK INTEGRITÁSÁNAK MEGÍTÉLÉSÉHEZ...................................................................................... 19 Dr. Lukács János Miskolci Egyetem

RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLAT ÉS SZERKEZETI INTEGRITÁS.................................................................. 39 Dr. Trampus Péter Dunaújvárosi Főiskola

HEGESZTETT VASÚTI JÁRMŰSZERKEZETEK TERVEZÉSE ÉS MEGFELELŐSÉG-ÉRTÉKELÉSE AZ IC+ TÍPUSÚ NAGYSEBESSÉGŰ SZEMÉLYKOCSI FEJLESZTÉSÉNEK PÉLDÁJÁN KERESZTÜL........ 49 Borhy István*, Belső László** *TÜV Rheinland InterCert Kft.;**MÁV-START Zrt.

TÓRIUM TARTALMÚ VOLFRÁM ELEKTRÓDÁK ÉLLETTANI HATÁSA.......................................................... 59 Bakos Levente Magyar Hegesztési Egyesület, TÜV Rheinland InterCert Kft

600 MW TELJESÍTMÉNYŰ SZUPER-KRITIKUS ÜZEMŰ GŐZKAZÁNBLOKK MŰSZAKI ÁTVÉTELI FELADATAI........................................................................................................................................................................ 69 Kürtös László, Gémes Ferenc TÜV Rheinland InterCert Kft.

V-MEREVÍTÉSŰ TÉRBELI TÖBBEMELETES ACÉLKERET TERVEZÉSE FÖLDRENGÉSRE...................... 75 Dr. Jármai Károly, Dr. Farkas József Miskolci Egyetem

MINŐSÉGBIZTOSÍTÁS A HEGESZTÉSBEN.............................................................................................................. 89 Nagy Ferenc REHM Hegesztéstechnika Kft

LDX2101 ÉS 2205 TÍPUSÚ DUPLEX ACÉL LÉZERSUGARAS ÉS VOLFRÁMELEKTRÓDÁS HEGESZTÉSE.................................................................................................................................................................... 95 Lőrinc Zsuzsanna*, Dobránszky János** *Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem; **MTA–BME, Kompozittechnológiai Kutatócsoport

A TECHNOLÓGIA BEFOLYÁSA NAGYSZILÁRDSÁGÚ DP ACÉLOK PONTHEGESZTETT KÖTÉSEINEK SZERKEZETÉRE................................................................................................................................ 105 Prém László Miskolci Egyetem

Technológiai szempontok a hidrogén károsodás elkerülésére........................................ 121 Fehérvári Gábor*, Gyura László** *Böhler-Uddeholm Hungary Kft.;**Linde Gáz Mo. Zrt.

Robotos hegesztés mint a modern gyártósorok építőegysége automatikus elő- és utólagos minőségellenőrzéssel a hegesztett szerkezetek gyártásában.............................................................................................................................................................. 145 Steinbach Ágoston Crown International Kft.

AUTOMATIKUS DÖRZSHEGESZTŐ CELLA KÉTKAROS HUMANOID ROBOTTAL.................................... 156 Dr. Farkas Attila*, Katus Attila**, Losonci Pál, Pap Mátyás***, Sándor Tamás**** *Flexman Robotics Kft.; **Autóflex-Knott Kft.; ***Harlo Kft.; ****Autóflex-Knott Kft.

FOCUSBAN A MŰVÉSZET............................................................................................................................................ 171 Halász Gábor*, Nagy Ferenc** *MESSER Hungarogáz Kft.; REHM Hegesztéstechnika Kft.

HEGESZTETT SZERKEZETEK LÁNGEGYENGETÉSE........................................................................................ 175 Gyura László, Balogh Dániel, Szteránku Milán Linde Gáz Magyarország Zrt.

Határokon átívelő nagy átmérőjű csövek leolvasztó tompahegesztése.................. 187 Dr. Ladányi Péter Interproject Europe

KRITIKUS SÁVOK A NAGYSZILÁRDSÁGÚ ACÉLOK HEGESZTETT KÖTÉSEINEK HŐHATÁSÖVEZETÉBEN............................................................................................................................................. 195 Gáspár Marcell Gyula, Dr. Balogh András Miskolci Egyetem

SPECIÁLIS MÉLYÉPÍTÉSI TECHNOLÓGIAI HEGESZTÉSEK MINŐSÍTÉSE A GYAKORLATBAN.......... 213 Dr. Deli Árpád HBM Kft.

A RIDEG TÖRÉS NÉHÁNY KÉRDÉSE A VÁSÁROSNAMÉNYI TISZA-HÍDDAL KAPCSOLATOS TAPASZTALATOKKAL ÖSSZEFÜGGÉSBEN........................................................................................................... 217 Dr.-techn. Domanovszky Sándor FINITE ELEMENT ANALISYS OF THERMIC PROCESSES IN WELDED JOINTS.......................................... 231 József Harangozó, János Kuti Óbuda University

DUPLEX KORRÓZIÓÁLLÓ ACÉLOK LÉZERSUGARAS HEGESZTÉSE.......................................................... 235 Bögre Bálint BME

NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE...................................................... 247 Pósalaky Dóra, Prof. Dr. Lukács János Miskolci Egyetem

SAROKVARRAT HEGESZTÉS PARAMÉTER-OPTIMALIZÁLÁSA CLOOS ROBOTTAL.............................. 257 Szilágyi Gábor, Kovács-Coskun Tünde, Pinke Péter Óbudai Egyetem

DUPLEX ACÉLCSÖVEK ORBITÁLIS HEGESZTÉSE............................................................................................ 267 Pásku Péter*, Dobránszky János*, Rada Péter** *Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem; **Acis Complex Kft.

JAVÍTÓHEGESZTÉSI TECHNOLÓGIA KIDOLGOZÁSA RUGÓVEZETŐ CSAPHOZ.................................... 283 Bögre Bálint BME

A HEGESZTÉSTECHNOLÓGIA HATÁSA FINOMSZEMCSÉS NAGYSZILÁRDSÁGÚ SZERKEZETI ACÉL ISMÉTLŐDŐ IGÉNYBEVÉTELLEL SZEMBENI ELLENÁLLÁSÁRA.......................... 291 Dobosy Ádám, Dr. Lukács János Miskolci Egyetem

A HŐHATÁS ÖVEZET KEMÉNYSÉGÉNEK BECSLÉSE EGYSZERŰ MÓDON................................................ 307 Pogonyi Tibor, Dr. Palotás Béla Dunaújváros Főiskola

M30 SAJÓ HÍD GYÁRTÁSA ÉS SZERELÉSE............................................................................................................ 323 Halász Krisztián Közgép ZRt.

Aluminiumanyagok és azok hegesztése a hídépítés és az építőipar területén.......... 333 Érsek László TERMIKUS SZÓRÁSSAL ÉS LÉZERSUGARAS FELRAKÓHEGESZTÉSSEL KÉSZÜLT RÉTEGEK MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSI LEHETŐSÉGEI............................................................................................................. 373 MOLNÁR András*, BUZA Gábor**, BALOGH András***, *Miskolci Egyetem; **BAY Zoltan Anyagtudományi Intézet; ***Miskolci Egyetem

NAGY TELJESÍTŐKÉPESSÉGŰ ANYAGOK HEGESZTÉSE................................................................................. 381 Dr. Palotás Béla, Nagy Attila, Zemankó István Dunaújvárosi Főiskola

ROBBANTÁSSAL PLATTÍROZOTT LEMEZEK ANYAGVIZSGÁLATA............................................................. 395 Kovács-Coskun Tünde Óbudai Egyetem

BIOANYAGOK LÉZERSUGARAS VÁGÁSI TECHNOLÓGIÁJA.......................................................................... 405 Bitay Enikő a, Puskás Zsoltb, Kulin Tamásc, Meszlényi Györgyd, Dobránszky Jánose, Sapientia EMTE; bExasol Kutató, Fejlesztő Kft.; cBME; dÓbudai Egyetem; eMTA–BME Kompozittechnológiai Kutatócsoport

a

Az MSZ EN ISO 9606-1:2014 hegesztő minősítő rendszer sajátosságai...................................... 415 Paluska Gyula TÜV Rheinland InterCert Kft.

Duplex acélok lézersugaras megmunkálása.................................................................................... 423 Kun Levente Alex, Sándor-Kerestély Mátyás Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK LINEÁRIS DÖRZSHEGESZTÉSSEL KÉSZÜLT KÖTÉSEINEK TULAJDONSÁGAI.............................................................................................................................. 435 Meilinger Ákos Miskolci Egyetem

RONCSOLÁSMENTES ANYAGVIZSGÁLÓK EURÓPAI KÉPZÉSI PROGRAMJA........................................... 445 Skopál István, Dóczi Miklós, Fücsök Ferenc, Lukovits László, Méhész István, Trampus Péter MAROVISZ Magyar Roncsolásmentes Vizsgálati Szövetség

27. Hegesztési Konferencia

Budapest, 2014. május 22-24.

NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE WELDABILITY OF HIGH STRENGTH ALUMINIUM ALLOYS Pósalaky Dóra

Prof. Dr. Lukács János

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

Absztrakt - Jelen cikkben a 6082-T6 nemesíthető, kiválásosan keményített nagyszilárdságú alumínium ötvözet hegeszthetőségét vizsgáljuk fizikai szimuláció (NST, HTT) és fáradásos repedésterjedési sebesség vizsgálat (FCG) segítségével. Vizsgáljuk továbbá a volfrám elektródos, semleges védőgázas ívhegesztés hideghuzalos (HH AWI) eljárásváltozatának gépesíthetőségét, a kísérlet sikerességét alátámasztva technológiai eljárásvizsgálat eredményeinek kiértékelésével. Abstract – The following article represents the investigation of the weldability of high strength 6082T6 solution heat treated and artificially aged aluminium alloy with the support of physical simulations (NST and HTT) and fatigue crack growth tests (FCG on base metal). Furthermore, we examine the success of an experimental automated cold wire fed tungsten inert gas (CW TIG) welding technology by the evaluation of the welding procedure test results.

1. Bevezetés A különféle alumíniumötvözetek, különösen a nagyobb szilárdságúak, a klasszikusnak nevezhető alkalmazásaik mellett (például repülőgépipar) egyre jelentősebb szerepet játszanak a szerkezetépítésben, a széles értelemben vett járműiparban stb.. Azonban az anyagok ezen „új” csoportja nem csekély kihívás elé állítja a mérnököket a tervezés, a gyártás és az üzemeltetés során egyaránt. A hatékony felhasználás több feltétele közül kettőt érdemes kiemelni, egy technológiai és egy alkalmazási, illetve alkalmazhatósági feltételt. A technológiai feltétel a szerkezeti elemek kötése, leggyakrabban hegesztése, így az a hegeszthetőség kérdéskörében jelenik meg. Az alkalmazási feltétel pedig az ilyen típusú szerkezetek, szerkezeti elemek terheléséből következik, amely jellemzően ismétlődő igénybevétel, így a kulcskérdés az azzal szembeni ellenállás. Az alkalmazási területek bővülésével olyan iparágak kerültek előtérbe, ahol fontos az automatizálható technológiák alkalmazása, a tömeggyártás és a rövid gyártási ciklusidő. Megfelelően optimalizált technológiai paraméterek kiválasztását számos anyagvizsgálati mérés és hegesztési kísérlet elvégzésével szükséges alátámasztani.

2. Nagyszilárdságú alumíniumötvözetek Az alumíniumötvözetek egyre terjedő felhasználásának alapját minden bizonnyal tulajdonságaiknak pozitív lehetőségei hordozzák, úgy mint: kis sűrűség, jó hő- és villamos – 247 –

Pósalaky D. et al. NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE vezető képesség, - ötvözés mellett – acélokhoz mérhető szilárdság és szívósság, jó alakíthatóság, korrózióállóság és felületminőség. Ezeket a tulajdonságokat az ipar több ágazatában is széleskörűen kihasználják, például az elektronikában, az űrtechnikában, a csomagolóiparban és az járműiparban. Az alumínium egy másik kiemelkedő tulajdonsága a mai környezettudatosabb gyártási irányelvek szempontjából, hogy a hulladék vagy selejt alumínium termékek nagyon kedvező körülmények mellett újra feldolgozhatók. (Ha a bauxit újrafeldolgozásához szükséges energiát 100 egységnek tekintjük, akkor a hulladék alumínium feldolgozásához szükséges energia mennyisége csupán 5 egység [1, 2].)

2.2 A kísérletekhez alkalmazott alumínium ötvözet A kísérletek során a 6xxx sorozatba tartozó 6082-T6 típusú nemesíthető, kiválásosan keményített alumíniumötvözetet alkalmaztuk, extrudált formában.. Ezen csoportba tartozó ötvözeteknek két fő ötvözőjük van a magnézium és a szilícium, mindkét ötvöző fő hatása a szilárdságnövelésben jelentkezik (a T6 jelölés az anyag hőkezeltségi állapotára utal, azaz nemesítetett mesterségesen öregített). Az alkalmazott ötvözet tulajdonságait az 1. táblázat foglalja össze.

Si [%] 1,1

Fe [%] 0,19

Rm [MPa] 305

Kémiai összetétel Cu [%] Mn [%] Mg [%] Cr [%] 0,02 0,46 0,6 0,08 Mechanikai tulajdonságok Rp0,2 [MPa] A [%] 266 22

Zn [%] 0,03

Ti [%] 0,03 HV 104

1. táblázat A vizsgált 6082-T6 típusú alumíniumötvözet tulajdonságai

Az alumíniumötvözetek felhasználása az iparban jelentős előnyökkel jár, amelyek a következőek: tömegcsökkenés (gyártó és felhasználó számára is), ezáltal költségmegtakarítás, jó korrózióállóság és esztétikus megjelenés. Másfelől a feldolgozása során komoly kihívások jelentkeznek, amelyek a tiszta alumínium sajátos tulajdonságaiból fakadnak. Különösen érzékelhetőek ezek a nehézségek az alumíniumötvözetek hegesztése során.

3. Fizikai szimuláció és hegeszthetőség Az alumíniumötvözetek hegeszthetőségét alapvetően nehezítik a következő tulajdonságok:  a nagy az oxigén iránti affinitása,  a nagy fajhő,  a fokozott hővezetőképesség,  a jó villamos-vezető képesség,  a nagy hőtágulási együttható továbbá,  a változó hidrogén-oldó képesség. Mindezen tulajdonságok mellett problémát jelent az alumíniumötvözet alacsony olvadáspontja (Tolv, 6082-T6 = 660 °C) és a felületét borító oxidréteg magas olvadáspontja (Tolv, Al2O3 = 2070 °C) közötti jelentős hőmérséklet különbség okozza (a hegesztési – 248 –



folyamatot megelőzően, vagy azzal egyidejűleg ezt az oxidréteget szükséges eltávolítani, bontani). Az előbbi tulajdonságok pedig a következő problémákhoz vezetnek a hegesztés során:  repedés érzékenység  porozitás,  jelentős mechanikai tulajdonságbeli változások a hőhatásövezetben. Fizikai szimulációk alkalmazásával vizsgálható és számszerűsíthető az alumíniumötvözetek hegesztése során fellépő melegrepedési hajlam. A melegrepedések esetében elsődlegesen metallurgiai problémáról beszélünk. A legfőbb oka a kristályosodási repedés kialakulásának az, hogy az elsődleges kristályosodás során a varrat szilárdulása oözben az alakváltozás meghaladja a varrat (varratfém) alakváltozó képességét, amelynek egyelvi ábráját mutatja az 1. ábra. Melegrepedések kialakulását eredményezi, ha az adott ötvözet alakváltozó képessége (P) nem éri el a szükséges alakváltozó képességet (Pth) a ridegség hőközében (BTR). A fizikai szimuláció - eltérően a véges elemes szoftverektől - tényleges, valós folyamatokat hoz létre, kombinálva a hagyományos fizikai vizsgálatokat és a numerikus módszereket. A szimuláció folyamán egy konkrét gyártási folyamat alatt a munkadarabot ért termikus, mechanikai és környezeti hatásokat szimulálja, amelyek nem szükségszerűen egy időben, de feltétlenül együttesen jelentkeznek [3, 4, 5]. A melegrepedés-érzékenység számszerűsítéséhez a következő fizikai szimulációs kísérleteket alkalmazhatjuk: NST (Nil Sterngth Temperature) vizsgálat és melegszakító vizsgálat (HTT – Hot Tensile Test) hevített és hevített-visszahűtött próbatesteken. A vizsgálatok közötti kapcsolatot a 2. ábra szemlélteti. P = alakváltozó képesség ε = alakváltozás T = hőmérséklet

1. ábra Melegrepedések alakváltozási elmélete [3]

2. ábra Melegrepedés és fizikai szimulációk kapcsolata [3]

Az ábrán látható jelölések:  NST – Nill Strength Temperature: zérus szilárdsághoz tartozó hőmérséklet,  NDT – Nill-Ductility Temperature: zérus alakváltozó képességhez tartozó hőmérséklet,  DRT – Ductility Recovery Temperature: alakváltozó képesség helyreállásának hőmérséklete,  BTR – Brittleness Temperature Range: ridegség hőmérséklet tartománya,  NDR – Nill Ductility Range: zérus alakváltozó képesség tartománya,  DRR – Ductulity Recovery Rate: az alakváltozó képesség helyreállásának mértéke,  RDR – Ratio of Ductility Recovery: az alakváltozó képesség helyreállásának aránya.

– 249 –

Pósalaky D. et al. NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE

3. ábra A Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézetében található Gleeble 3500-as fizikai szimulátor

A melegszakító vizsgálatok elvégzését szükségszerűen megelőzi az NST vizsgálatok kivitelezése, hiszen fontos, hogy a melegszakító vizsgálat során ne haladjuk meg az NST-t. Mind az NST, mind a HTT vizsgálatokat a Gleeble 3500-as termo-mechanikus fizikai szimulátoron végeztük (3. ábra).

3.1 Zérus szilárdsági vizsgálat Az NST vizsgálat célja tehát azon hőmérséklet meghatározása, amelyen már terhelés nélkül is szétválnak a szemcsehatárok, ezt a hőmérsékletet nevezzük a zérus szilárdság hőmérsékletének. A vizsgálatokat Ø6x80mm-es próbatesteken végeztük, amelyeknek vizsgálati szakasza 25 mm-es volt. A vizsgálat első lépéseként minimális húzófeszültséggel terheljük a próbatesteket, amelynek célja a nyomófeszültségek kiiktatása, majd egyenletes hevítési sebességgel hevítjük (21°C/sec) a próbatesteket. A szolidusz hőmérsékletet (TS) megközelítve lassabb hevítési sebességet alkalmazunk (figyelembe véve, hogy az NST a szolidusz hőmérséklethez közeli értékű) az NST pontos meghatározása érdekében. A 4. ábrán egy próbatest vizsgálati adatait láthatjuk, a kék görbe jelöli a beprogramozott vezérlőjelet, a piros görbe pedig a próbatesten mért valós hőmérséklet adatokat. 700

Beállított hőm. Mért hőm.

Hőmérséklet, °C

600 500 400

NST

1°C/sec 300

21°C/sec 200 100 0 0

25

50

75

100

125

Idő, s

4. ábra Egy NST teszt jellegzetes hőmérséklet görbéje

– 250 –

5. ábra NST próbatest „szakadás” után



Az NST pontban a szemcsehatárok szétválnak, azaz a próbatest „elszakad”, ahogyan az az 5. ábrán látható. Az NST vizsgálatok adatait és azok kiértékelését mutatja be a 2. táblázat. Próbatest 6-BM-NST-01 6-BM-NST-02 6-BM-NST-03 6-BM-NST-04 6-BM-NST-05 6-BM-NST-07 6-BM-NST-08 6-BM-NST-10 6-BM-NST-11 6-BM-NST-12 Átlag Szórás Szórási együttható

NST [°C] 612 627 623 621 605 608 612 623 616 617 616,6 7,15 1,16 %

2. táblázat Az NST megállapítására szolgáló fizikai szimulációs adatok és értékelésük

3.2 Melegszakító vizsgálat A zérus szilárdsági hőmérséklet meghatározása után kerülhet elvégzésre a melegszakító vizsgálat, amelyet Ø10x116,5 mm-es próbatesteken végzünk: a következő hőmérsékleteken, hevíetett próbatesten, 100 °C/sec hevítési sebesség mellett 450 °C, 550 °C, 560 °C, 570°C, 580 °C, 590 °C és 600 °C, valamint hevített-visszahűtött próbatesteken 40 °C/sec hűtési sebességgel 590 °C, 580 °C, 570 °C, 560 °C, 550 °C és 450 °C. [6] A 6. ábrán a 450 °C-on, hevített próbatesten végzett vizsgálat hőmérséklet és feszültség görbéje látható, a 7. ábra pedig a 6082-T6 anyagminőségű hevített próbatestet mutatja a vizsgálat elvégzését követően. 700

60

Hőmérséklet Program hőm. Feszültség

600

50

40 400 30 300 20 200

Feszültség, MPa

Hőmérséklet, °C

500

10

100 0 0

2

4

6

8

0 10

Idő, s

6. ábra A vizsgálat hőmérséklet – idő – feszültség diagramja

7. ábra Melegszakító vizsgálat próbatest a vizsgálat lefutását követően

A melegszakító vizsgálatok és a vizsgálati eredmények kiértékelése jelenleg is folyik, azok részletes bemutatására egy következő publikációban kerül sor.

– 251 –


4. Hegesztési kísérlet A hegesztési kísérletek során az volt a célkitűzés, hogy az alapvetően kézi volfrám elektródos argon védőgázas impulzusos ívhegesztést és annak hideghuzalos eljárásváltozatát gépesített módon tudjuk kombinálni. A 6082-T6 anyagminőségű alumíniumötvözetet egyre elterjedtebben használják a járműiparban, ám gépesített hegesztése még további fejlesztéseket kíván. A hegesztés során nem beolvadó gyökalátétet alkalmaztunk, az élkiképzést szemlélteti a 8. ábra [7].

8. ábra Élkiképzés

A kísérlet során alkalmazott segédanyagokat és paramétereket a 3. táblázat foglalja össze. Védőgáz 100 % Argon Sor Gyök 1. töltő 2. töltő

Védőgáz [l/min] 10 10 10

Huzalelektróda AlMg5 Ø1,2 mm Hegesztési paraméterek Késleltetés Csúcsáram Huzalelőtolás [sec] [A] [m/min] 6 275 1,4 3 275 2 3 275 2

Hegesztési s. [mm/min] 1,6 1,2 1,2

3. táblázat Kísérleti paraméterek [8, 9]

A fenti paraméterekkel készült hegesztett kötéseket szemlélteti a 9. ábra, amelyen jól látható a hegesztés során katódporlasztással megvalósított oxideltávolítás [7, 8, 9].

9. ábra Jobb oldali kép: koronaoldal, baloldali kép: gyökoldal

4.1 A kötés mechanikai tulajdonságai A kísérlet eredményességének megítéléséhez a szokásos anyagvizsgálatokat végeztük el, az MSZ EN ISO 15614-2 jelű szabvány szerint, amelyek a következőek voltak: – 252 –





három pontos, 180°-os hajlítóvizsgálat, kettő gyök- és kettő koronaoldali szabvány szerinti próbatesten,  hosszirányú szakítóvizsgálat, három próbatesten,  keménységmérés, három próbatesten. A hajlítóvizsgálatok során azt tapasztaltuk, hogy a négy próbatestből három elviselte a hajlítást repedés nélkül, egy korona oldali próbatesten viszont megjelent a repedés a vizsgálati folyamat utolsó harmadában. A szakítóvizsgálatok során a próbatestek rendre az összeolvadási sávtól 6-8 mm-re szakadtak (11. ábra); a 10. ábra diagramjai által szemléltetett számszerűsíthető adatokkal jellemezhetjük a hegesztett kötés szakítószilárdságát, összefüggésben az alapanyag szakítószilárdságával.

Feszültség, σ [Mpa]

Alapanyag

Hegesztett kötés

350 300 250 200 150 100 50 0

306 MPa

171 MPa

0

2

4

6

8

Megnyúlás, Δl [mm]

10. ábra Az alapanyag és a hegesztett kötések szakítódiagramjai

11. ábra Szakító próbatestek az MTS-en végzett vizsgálatot követő szakadás utáni állapotban

A keménységmérés során három próbatesten regisztrált vizsgálati eredményeket ábrázolja a 12. ábra és a keménységmérés lenyomatiról készített fotó látható a 13. ábrán képen. HV0,5 90 80 70

60 50 40

-16,0

-12,0

-8,0 1.1 pt

-4,0 1.2 pt

0,0 2 pt

4,0

8,0

12,0

Átlagos keménység

12. ábra A varrat középvonalától mért keménység értékek HV0,5-ös terhelés mellett

13. ábra A keménységmérés lenyomatairól készült makrofotó, a 2. próbatest esetében

– 253 –

16,0


5. Fáradásos repedésterjedési sebesség vizsgálatok A gépek és szerkezetek igénybevétele az esetek többségében időben változik. Az igénybevétel időbeli változása különböző berendezéseknél, esetenként egyes elemeinél lényeges eltérést mutathat. A dinamikus igénybevételnek kitett alkatrészek, szerkezetek, olyan periódikusan váltakozó, ismétlődő feszültségnek vannak kitéve, amely az anyag folyáshatára alatt van. A nagyszámú ismétlődés hatására az anyag akkor is tönkremehet, ha a terhelő feszültség nagysága nem éri el a folyáshatárt. Folyáshatárra helyesen elvégzett méretezés ellenére, ismétlődő igénybevétel hatására, hosszabb üzemidő után törések következhetnek be. Ezt az ismétlődő igénybevételek hatására bekövetkező tönkremenetelt nevezzük fáradásnak. Ezen oknál fogva a folyáshatárra történő méretezés helyett más koncepcióra van szükség. A sérülésbiztos méretezés, abból indul ki, hogy a szerkezetekben mindig vannak repedések, s ezek terjedőképesek, növekednek, tehát a szerkezetnek a hiba detektálásáig, majd az azt követő intézkedés végrehajtásáig el kell viselnie a terheléseket [5, 10].

5.1 Fáradásos repedésterjedés alapanyagon A fáradásos repedésterjedés leírására félempirikus, empirikus összefüggések állnak rendelkezésre, maradéktalan számszerűsített jellemzésére nem áll rendelkezésre megfelelő modell. A vizsgálatok elvégzésére MTS típusú elektro-hidraulikus anyagvizsgáló rendszeren, szobahőmérsékleten, laboratóriumi körülmények között került sor, a 6082-T6 anyagminőségű alapanyagból kimunkált próbatesteken. A repedésterjedés mértékét compliance módszer segítségével mértük, a vizsgálatok során a próbatesteket húzó feszültséggel terheltük, a következő paraméterekkel mellett: R = 0,1 volt a feszültségarány, szinuszos karakterisztikájú a terhelés függvény, a repedésterjedés első két harmadában a terhelési frekvencia f = 20 Hz volt, az utolsó harmadban pedig f = 5 Hz. A próbatest kialakítást mutatja a 14. ábra, a vizsgálati adatokat pedig a 15. ábra.

Fáradásos repedésterjedési sebesség, da/dN, [mm/ciklus]

1,0E-01

6-BM-FCG-TL1 6-BM-FCG-TL2 6-BM-FCG-TL5 6-BM-FCG-LT1 6-BM-FCG-LT3 6-BM-FCG-LT6

1,0E-02

1,0E-03

1,0E-04

1,0E-05 1

14. ábra Fáradásos repedésterjedés vizsgálathoz szükséges CT próbatestek

10 Feszültségintenzitási tényező, ΔK, MPa m 1/2

100

15. ábra A vizsgálatból származtatott kinetikai diagramok

A vizsgálati adatok kiértékelése a hét ponton átmenő inkrementális polinomos módszerrel történt, a konstansokat (C és n) pedig a Paris-Erdogan összefüggés [11] segítségével számítottuk (4. táblázat). – 254 –

27. Hegesztési Konferencia Próbatest 6-BM-FCG-TL1 6-BM-FCG-TL2 6-BM-FCG-TL5 6-BM-FCG-LT1 6-BM-FCG-LT3 6-BM-FCG-LT6

Budapest, 2014. május 22-24. C 1,522E-07 9,022E-08 1,013E-07 1,913E-07 3,312E-07 3,738E-07

n 3,011 3,287 3,298 2,875 2,629 2,676

Korrelációs index 0,9991 0,9966 0,9941 0,9979 0,9981 0,9952

4. táblázat A Paris-Erdogan konstansok és a korrelációs indexek (r)

5. Összegzés A nagyszilárdságú acélok, illetve alumíniumötvözetek napjaink szerkezeti alkalmazásaiban meghatározó szerepet töltenek be. Ugyan az iparban alkalmazott fémek jelentős hányadát mind máig a vasalapú ötvözetek teszik ki, az utóbbi években jelentős térhódítást mutat az alumíniumötvözetek felhasználása. Különösen olyan húzóágazatokban figyelhető meg ez, mint az autóipar. Az alumínium alkalmazása mellett szól a jó korrózióállóság, vezetőképesség, illetve a modern alumíniumötvözetekre jellemző nagy szilárdság is. Az alumíniumötvözetek felhasználásával elérhető jelentős súlycsökkentés nem csak a gyártás során fajsúlyos szempont, hanem később a felhasználók számára is hordoz pozitív eredményeket (például autóipar, ahol a súlycsökkenés üzemanyag fogyasztás csökkenést is eredményez). Az anyagok ezen ‘új’ csoportja nem csekély kihívás elé állítja a mérnököket tervezési, kivitelezési és üzemeltetési oldalról egyaránt. A kutató munka célkitűzése mindezekből következően kettős. Egyrészt kidolgozni azokat a hegesztéstechnológiákat, amelyekkel megfelelő tulajdonságú, tulajdonság-együttesű hegesztett kötések készíthetők, valamint összehasonlítani azokat. Másrészt meghatározni a tulajdonság-együttesek hangsúlyos elemét, az ismétlődő igénybevételekkel szembeni ellenállást. Az ismertetett vizsgálatokból a következő megállapítások szűrhetőek le.  Az alapanyagon elvégzett zérus szilárdsághoz tartozó hőmérséklet (NST - NilStrength Temperature) vizsgálatokból megállapítható, hogy a 6082-T6 ötvözet NST hőmérséklete 617 °C.  A gépesített hideghuzalos argon védőgázos volfrám elektródos ívhegesztés (AWI) során a hőhatásövezetben a várható kilágyulás tapasztalható volt, a kötések szakítószilárdsága megközelítette az elvárható 60%-os szintet az alapanyaghoz képest.  Az alapanyag fáradásos repedésterjedéssel (FCG – Fatigue Carack Growth) szembeni ellenállása a T-L és az L-T orientációkban valószínűsíthetően nem azonos. A további célkitűzések ezen tapasztalatok ismeretében a következők.  A melegrepedés-érzékenység pontosabb minősítéséhez folytatni kell a megkezdett melegszakító vizsgálatokat (HTT – Hot Tensile Test).  A gépesített hideghuzalos AWI eljárás technológiai paramétereinek pontos beállítása és az ív frekvencia valamint balansz meghatározása további kísérleteket igényel, valamint az optimális eljárás meghatározásához szükséges más eljárásokkal is kísérleteket, összehasonlító vizsgálatokat végezni.  Az eljárások további értékeléséhez hegesztett kötéseken is szükséges fáradásos repedésterjedési sebesség vizsgálatokat végezni.

– 255 –


Köszönetnyilvánítás „A cikkben ismertetett kutató munka 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 társfinanszírozásával valósult meg.”

Irodalomjegyzék [1]

http://www.foundry.matav.hu/aktualis.htm

[2]

http://www.aluminum.org/

[3]

Lukács J., Kuzsella L., Dobosy Á., Pósalaky D., Hegesztési melegrepedésérzékenység megítélése fizikai szimuláció segítségével, GÉP, LXIV. évfolyam, 8. szám., 2013., 45-50. o.

[4]

Verő B., A fizikai és matematikai szimuláció helye és szerepe a műszaki anyagtudományban, Bányászati és kohászati lapok 145. évfolyam 1. szám, Budapest 2012., 2-6. o.

[5]

Lukács J., Nagy Gy., Harmati I., Koritárné F. R., Kuzsella Lászlóné K. Zs., Szemelvények a mérnöki szerkezetek integritása témaköréből, Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék, Miskolc 2012., 210-218. o.

[6]

A. Kostrivas, J. C. Lippold, A Method for Studying Weld Fusion Boundary Microstructure Evolution in Aluminum Alloys, Supplement to the welding journal, 2000 january.

[7]

Balogh A., Sárvári J., Schäffer J., Tisza M., Mechanikai technológiák, Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2010.

[8]

Szunyogh L., Hegesztés és rokontechnológiák Kézikönyv, Gépipari Tudományos Egyesület, Budapest, 2007.

[9]

Mathers, G., The welding of aluminium and it’s alloys, Woodhead Publishing Limited, Cambrige, 2002.

[10] Gál I., Kocsisné Baán M., Lenkeyné Bíró Gy., Lukács J., Marosné Berkes M., Nagy Gy., Tisza M., Anyagvizsgálat, Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2008. [11] P. Paris and F. Erdogan, A critical analysis of crack propagation laws, Journal of Basic Engineering, Transactions of the ASME (1963) 528-534.

– 256 –

HEGKONF 27. Hegesztési Konferencia PROCEEDINGS

Recommend Documents