Előadó: Dr. Bukovics Ádám

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM

TARTÓSZERKEZETEK III.

Szerkezetépítési és Geotechnikai Tanszék

Előadó: Dr. Bukovics Ádám

E 01

1. ELŐADÁS Az ábrák forrása: [1] [2] [3]

[4]

Dr. Németh György: Tartószerkezetek III., Acélszerkezetek méretezésének alapjai Halász Ottó - Platthy Pál: Acélszerkezetek Ádány Sándor - Dulácska Endre – Dunai László – Fernezelyi Sándor – Horváth László: Acélszerkezetek, 1. Általános eljárások, Tervezés az Eurocode alapján Dr. Csellár Ödön – Szépe Ferenc: Táblázatok acélszerkezetek méretezéséhez





EIFFEL TORONY, PÁRIZS

E 01





E 01

PÁLMAHÁZ, SCHÖNBRUNN, BÉCS





ACÉLSZERKEZETÜ ÉPÍTMÉNYEK

E 01








E 01

CAPITAL GATE, ABU DHABI

LAKE SHORE DRIVE APARTMANS, CHICAGO


E 01





E 01

A szerkezeti acél előnyös tulajdonságai I. : a nagy szilárdság és szívósság, a rugalmasság és a nagy rugalmassági tényező, nagy képlékenység, az egyenletes minőség, a szilárdsági és alakváltozási tulajdonságok tág határok közötti szabályozhatósága, a könnyű alakíthatóság (kovácsolható, hengerelhető, sajtolható, húzható, önthető),





E 01

A szerkezeti acél előnyös tulajdonságai II. : a könnyű megmunkálhatóság (fúrható, vágható, fűrészelhető, forgácsolható, hegeszthető, pácolható), húzásra-nyomásra igénybe vehető, az ütésekkel és ismételt igénybevételekkel szembeni nagy ellenállóképesség.





versus

ACÉL

E 01

BETON, VASBETON, TÉGLA, KŐ

azonos teherbírásnál könnyebb kisebb szerkezeti magasság nagyobb fesztáv képlékeny tartaléka miatt jobban bírja a földrengést gyártása automatizálható, gépesíthető könnyen átalakítható, bővíthető, áthelyezhető könnyen megerősíthető könnyen bontható és újrahasznosítható könnyen előregyártható, gyorsan szerelhető, kevés állványt igényel





ACÉL

versus

E 01

BETON, VASBETON, TÉGLA, KŐ

az acél rozsdásodik (korrózióvédelem) átlagos körülmények 0,1-0,2 mm/év, kedvezőtlen esetben 1 mm/év

az acélszerkezetek nem tűzállóak (600-700 C°

az acél viszonylag drága építőanyag

)





E 01

A vas különböző vegyületek formájában a földkéreg 4-5 %-ára terjed ki. A kémiailag tiszta vas (Fe = ferrum) kékesfehér színű, fémes fényű, könnyen oxidálódó, jól nyújtható és kovácsolható, nem nagyon kemény, csak kis mennyiségben, laboratóriumi körülmények közöött állítható elő akkor tekintjük tisztának a fémeket, ha bennük az idegen anyag 0,0005 %-nál kevesebb





E 01

Az ipar nem tiszta vasat, hanem ipari (technikai) színvasat valamint vasötvözetet használ. Ipari színvas kékesfehér színű, fémes fényű, az előállítástól függően 99,90-99,99 % tisztaságú, mechanikai tulajdonságai gyakorlatilag azonos a kémiailag tiszta vaséval, főleg az elektotechnikában használják





E 01

Vasötvözet több mint felerészben vasból állnak, de vastartalmuk nem éri el az ipari színvasaknál megkövetelt szintet, sokféle vasötvözet ismert, a nagy tömegben előállított ipari vasötvözetek a kémiailag tiszta vas mellett legalább 0,6 %-ban (legtöbbször lényegesen nagyobb mennyiségben) egyéb anyagokat is tartalmaznak, szilárdsági és technológiai tulajdonságaik tekintetében jelentősen eltérnek a színvasaktól.





E 01

Acél Az acél vasból, szénből és egyéb anyagokból (ötvözők, szennyezők) álló kohászati termék. Melegen hengerelhető, kovácsolható ipari vasötvözet. Rendszerint az 1,7 %-nál kisebb széntartalmú, gyengén ötvözött anyagok megfelelően magas hőmérsékleten kovácsolhatók, azaz acélnak tekinthetők (széntartalma általában a 0,3 %-ot sem éri el). Az „acél” tehát egy pontosan nem körülhatárolható gyűjtőfogalom.





E 01

Az acéllal szemben megkövetelt tulajdonságok jó megmunkálhatóság melegen kovácsolható, hengerelhető, vágható, forgácsolható legyen szívós és képlékeny legyen nagy szilárdségú legyen (minőségét a vegyi összetétel döntően befolyásolja)





E 01

ÖTVÖZŐK ÉS SZENNYEZŐK: Szennyezőként leggyakrabban előforduló kémiai elemek: oxigén, nitrogén, hidrogén, kén, foszfor, réz, (sok szén), (sok szilicium) Ötvözőként leggyakrabban előforduló kémiai elemek: Szén, mangán, szilícium, nikkel, króm, wolfram, molibdén, vanádium, titán





SZENNYEZŐK:

E 01

OXIGÉN

- főleg vegyületek formájában fordul elő Csökkenti a szilárdságot, Csökkenti a nyúlóképességet, Csökkenti a szívósságot, Csökkenti a kovácsolhatóságot Növeli az ötvözet izzó állapotban előforduló törékenységi hajlamát (vöröstörékenység) Növeli a ridegtörési hajlamot





SZENNYEZŐK:

E 01

NITROGÉN

felkeményíti az acélt a képlékenység és a szívósság rovására fokozza az öregedési hajlamot növeli az acél 300 C°körüli h őmérsékleten előálló törékenységét (kéktörékenység)

- mikroötvözésnél, mint ötvöző szerepel





SZENNYEZŐK:

E 01

HIDROGÉN

gyakran repedést okoz, elridegíti az acélt, porózussá teszi az acélt

AZ EGYIK LEGKÁROSABB SZENNYEZŐ !!!





SZENNYEZŐK:

KÉN

csökkenti a képlékenységet, csökkenti a korrózióval szembeni ellenállást, hegesztett szerkezeteknél gyakran repedéseket okoz

javítja a forgácsolhatóságot

E 01





SZENNYEZŐK:

E 01

FOSZFOR

növeli a ridegséget növeli a ridegtörési hajlamot növeli a kéktörékenységet foszfor + hidrogén foszfor + kén

hegesztett szerkezeteken repedéseket idéznek elő !

növeli a szilárdságot, növeli az önthetőséget, növeli a korrózióval szembeni ellenállást





SZENNYEZŐK:

E 01

RÉZ

csökkenti a képlékenységet

növeli az acél szilárdságát növeli a korrózióval szembeni ellenállást

- néha a korrózióval szembeni védelem céljából tudatosan viszik be a gyártás során (ötvözés)





ÖTVÖZŐK:

E 01

SZÉN

A SZÉNTARTALOM NÖVEKEDÉSÉVEL NŐ AZ ACÉL :

CSÖKKEN AZ ACÉL :

szilárdsága, keménysége, kopásállósága,

képlékenysége, a hideg- és melegalakíthatósága, a hegeszthetősége,

edzhetősége.

a forgácsolhatósága, a korrózióval szembeni ellenállása.





A széntartalom hatása az acél tulajdonságaira

E 01





MANGÁN

növeli az acél szilárdságát, növeli a kopásállóságát, növeli korrózióval szembeni ellenállását

közben nem változik a képlékenység

ÖTVÖZŐK:

E 01

csökkenti a kén okozta vöröstörékenységi hajlamot

rontja a forgácsolhatóságot





ÖTVÖZŐK:

E 01

SZILICIUM

NŐVELI AZ ACÉL:

CSÖKKENTI AZ ACÉL:

keménységét,

a képlékenységet,

kopásállóságát,

az alakíthatóságot,

rozsdaállóságot

a forgácsolhatóságot,

savállóságát,

a hegeszthetőséget.

tűzállóságát.





E 01

Ötvözetlen acélok (szénacélok): C + maximum 1,65 % ötvöző Ötvözött acélok: Közepesen ötvözött acélok C + 1,65 – 5,00 % ötvöző Erősen ötvözött acélok C + 5,00 % -nál több ötvöző fy = 220-260 N/mm2

Mangánötvözés: Széntartalom 0,2 % alatt

fy = 350 N/mm2





E 01

MIKROÖTVÖZÉS: mangán + néhány század % egyéb ötvözőelem (a hegeszthetőség nem romlik, de a szilárdság nő) mangán + nitrogén + nitridképző fém (pl: aluminium, titán) elősegíti a nitridképződést (finomszemcsés nagy szilárdságú szövetszerkezetet eredményez)

bórral való ötvözés mangán + nitridképzők + kis mennyiségű króm, nikkel és molibdén + 0,002 – 0,006 % bór fy = 500 – 700 N/mm2 nemesítéssel: fy = 800 – 1000 N/mm2





E 01

LIMONIT MAGNETIT

HEMATIT

Érc neve

Összetétel

Fe-tartalma

Mágnesvasérc (magnetit)

Fe3O4

50-70 %

Vörösvasérc (hematit)

Fe2O3

30-60 %

Barnavasérc (limonit)

2Fe2O3 + 3H2O

30-35 %

SZIDERIT

ANKERIT Vaspát (sziderit)

FeCO3

22-30 %

Mészvas (ankerit)

CaCO3 + (MgFe)CO3

16-20 %

Ismertebb vasércek [2]





KOKSZ (szénből előállított tüzelőanyag, mely nagy hő előállítására alkalmas)

ELŐKÉSZÍTETT VASÉRC

NAGYOLVASZTÓ

E 01

HOZAGANYAG (mészkő, dolomit v. bauxit) (az olvadáspontot csökkentő, illetve a redukált fém megolvadását biztosítja)





Ércelőkészítő

E 01

Kokszoló

Nagyolvasztó

Acélmű

Öntöde

Hengermű A kohászati vertikum üzemei [1]





Kemenceüzem

Meleghengerde

Hideghengerde

Melegkikészítő

Hidegkikészítő

A hengermű üzemegységei [1]

E 01





E 01

kemenceüzem: az anyagot hengerlési hőfokra hevítik (1000 – 1200 C°), majd a meleghengerdébe továbbítják meleg hengerlés: forgó hengerpárok között végzett folyamatos nyújtóalakítás alakos szelvények (idomacélok, sínek) hengerlésekor a végleges szelvény csak több lépcsőben alakítható ki a gyors kihűlés miatt a melegen hengerelhető lemezvastagság alsó határa 2 – 3 mm hideghengerlés céljára a meleghengerdék feltekercselt szalagokat is előállítanak





E 01

Meleg kikészítő üzem: a hengerelt darabok hűtése, a selejtes deformálódott részek eltávolítása, egyengetés, méretre vágás, mintavétel a szükséges laboratóriumi vizsgálatokhoz, hőkezelések (ha szükséges), a darabok jelölése, csomagolás (kötözés).





E 01

Hőkezelések: Edzés: magas hőfokra felhevítik az acéllemezt, majd gyorsan lehűtik (az acél felkeményedik, szilárdabb lesz) Lágyítás: a 900 C°-ra felhevített acélt a kemencében nagyon lassan lehűtik Normalizálás: a 900 C°-ra hevített acélt a szabad levegőn hagyják lehűlni (olcsóbb eljárás)





Jelölés: az adagszám, a méret, a rendelő, a rendelési szám, a gyártó cég jele

E 01





E 01

Hideghengerlés: kis széntartalmú, jól alakítható acélokat használnak vékony lemezek, fóliák gyártása az anyag fokozatosan felkeményedik, és repedékennyé válik, ezért lágyító hőkezelésre van szükség a hidegen hengerelt síklemezek és szalagok kikészítése dresszírozásból, zsírtalanításból, méretre vágásból, hőkezelésből, mintavételből és csomagolásból áll





SAJTOLÁS ÉLHAJLÍTÓ SAJTÓKON [2]

E 01

HIDEGHENGERLÉS GÖRGŐS HAJLÍTŐ GÉPSORON [2]





E 01

A melegalakítás hatása az acélok szerkezetére: 800 C°feletti h őmérsékleten történő megmunkálás a túl meleg hőmérséklet a felület oxidációjához veze az alacsony hőfokon végzett melegmegmunkálás belső szakadásokat okozhat a szabályozott véghőmérsékletű hengerlés biztosítja, hogy az alakítás 850 – 900 C°h őmérsékleten fejeződjön be az anyag szilárdsági és alakváltozási tulajdonságai mások a hengerlés irányában és arra merőlegesen





E 01

A hidegalakítás hatása az acélok szerkezetére: általában szobahőmérsékleten, vagy csak annál valamivel magasabb hőmérsékleten végzik (ok: a kéktörékenység elkerülése) hatására az anyagok fokozatosan elvesztik képlékeny alakíthatóságukat (nyúlóképességük kimerül) felkeményednek, elridegednek és szilárdságuk megnő ha a hengerlés az elridegedés után is folytatódik, szakadások léphetnek fel ( hőkezeléssel jelentősége)

Előadó: Dr. Bukovics Ádám

Recommend Documents