ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Fémek technológiája 2005/06
Hegesztési eljárások 2. Sajtoló hegesztési eljárások Dr. Palotás Béla
[email protected]
Hidegsajtoló hegesztés
A fémfelületek kohéziós kapcsolata megfelelően nagy nyomás alatt, külső hő bevitele nélkül jön létre. A megfelelően nagy nyomás hatására képlékeny alakváltozás jön létre, a felületek egymást rácsparaméternyi távolságra közelítik meg. A képlékeny alakváltozás biztosítja a rácssíkok párhuzamosságát és a szükséges gerjesztett állapotot. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
2
1
Hidegsajtoló hegesztés változatai
Ponthegesztés Egyoldali Kétoldali Vonalhegesztés Egyoldali Kétoldali Tompahegesztés Hengerléses hegesztés Húzásos Előrefolyatásos Hátrafolyatásos Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
3
A hidegsajtoló hegesztés alkalmazása
Villamosipari vezetékek, csatlakozók, érintkezők hegesztése Áramvezető sínek hegesztése Réz felső vezetékek hegesztése Nemesfém érintkezők hegesztése Kábelburkolatok hegesztése Csövek, tartályok hegesztése Bimetállok készítése (pl. Al – Cu ).
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
4
2
Hegeszthetőségi háromszög
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
5
Dörzshegesztés
Elve: A hegesztendő darabok között relatív
elmozdulást hozunk létre erőhatás alatt. A darabok közötti súrlódás felhevíti a darabokat, az erő hatására képlékeny alakváltozás jön létre. A mozgást gyorsan lefékezve, (illetve az alakváltozás létrehozásakor a darabok lefékeződnek) az erő növelésével vagy anélkül jön létre a kötés.
A jó kötés feltétele a szimmetrikus alakváltozás, amelyet a szimmetrikus sorja jelez. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
6
3
Dörzshegesztés változatai Forgó mozgású dörzshegesztés:
Egyik darab forog Mindkét darab forog, de a szögsebesség eltérő Közbetét forog.
A forgó dörzshegesztést igen gyakran alkalmazzák a gépiparban és az autógyártásban. Alkalmazási korlátot az jelent, hogy legalább az egyik darabnak forgás szimmetrikusnak kell lenni. Profilok hegesztésére a forgó dörzshegesztés csak különleges készülékezéssel használható. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
7
Forgó gyűrűs dörzshegesztés Vékony falú csövek hegesztésére.
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
8
4
Felrakó dörzshegesztés Sík és alakos (pl. hengeres) felületeknél is alkalmazható.
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
9
Rezgő dörzshegesztés
Profilok hegesztésére.
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
10
5
Lineáris dörzshegesztés
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
11
Forgó dörzshegesztésnél leggyakoribb Fe
Fz
nmax
Részleges energia felhasználás
n Fz
Zz
Ze
Zz
Z te
tf
t
tz
Hagyományos dörzshegesztés
A hagyományos dörzshegesztésnél a mozgást lefékezzük, fék alkalmazásával. Hegesztés gyakorlat
Ze te
tz
Lendkerekes dörzshegesztés
A darabokat összenyomjuk, ez fékezi le a mozgást. Nagy méretű daraboknál jól alkalmazható.
Fémek technológiája
12
6
Dörzshegesztés alkalmazása
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
13
A dörzshegesztés alkalmazása
Eltérő geometriájú darabokhoz Eltérő anyagok hegesztésére Tengelyek, csapok, menetes csapok, rotorok stb. Cső rúddal, cső csővel, rúd ill. cső tárcsához Szerszámok gyártása Mindenütt alkalmazható, ahol körszimmetrikus alkatrészek nagy termelékenységű gyártása a feladat A rezgő dörzshegesztés profilok hegesztésére A dörzshevítés számos alkalmazása ismert (pl. kisajtolás, porkohászati alkalmazás stb.) Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
14
7
Ellenállás hevítés
A darabokon átfolyó áram Joule hője hevíti fel a darabokat. A képződő hő függ az ellenállástól (R ) és az átfolyó áramtól (I ): th
Q = ∫ RI 2 dt 0
Az ellenállás hevítés megvalósítható a darabba közvetlenül bevezetett árammal, illetve az indukált áram is felhasználható, ez utóbbi a közvetett hevítés. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
15
Közvetlen hevítés
A darabokba közvetlenül vezetjük be az áramot. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
16
8
Közvetett hevítés
Az indukált áram hevíti fel a darabokat. A mágneses veszteség is hevít a ferromágneses anyagoknál. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
17
Hevítés folyamata ellenállás ponthegesztésnél
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
18
9
Kötés kialakulása ellenállás hegesztéseknél
Az ellenállás ponthegesztésnél, az ellenállás vonalhegesztésnél és a fóliás vonalhegesztésnél részben, a kristályosodás, a többi eljárásnál a képlékeny alakváltozás hozza létre e kötést. Az utóbbi eljárásoknál (dudorhegesztés, tompahegesztés, csővonal hegesztés és nagyfrekvenciás hegesztések) az olvadt anyagok kinyomódnak a sorjába. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
19
Az ellenállás ponthegesztés Az elektródák közötti csatornában záródik az elektromos áramkör, a már említett folyamat szerint játszódik le a megolvadás, majd az erőhatás alatti kristályosodás hozza létre a kötést.
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
20
10
A ponthegesztett kötés készítésének folyamata
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
21
Ponthegesztett kötést többféle munkarenddel is készíthetünk
Létezik egy minimális áram, amelynél kisebb árammal (Imin) nem tudunk hegeszteni, hiszen nem képződik elegendő hő. Jó paraméterek Nagy áram kis idő az un. kemény munkarend (A), míg a I kisebb áram hosszabb idő jelenti Fröcskölés a lágy munkarendet (B). Elégtelen heg. Imin Kemény munkarendet igényelnek a jó hővezetőképességű anyagok, lágy th A B munkarend pedig kisebb beedződési veszéllyel jár. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
22
11
Egyszerű munkarend Az
elektródákat a darabhoz nyomva (F), az előtartási idő (tes) eltelte után kapcsoljuk be az áramot (I), a hegesztési idő (th) eltelte után még az utótartás idejéig (tu) fenntartják a nyomást. Az erőhatás alatti kristályosodás tömörebb varratot eredményez. A fő hegesztési paraméterek a I, F, th , tehát az elő- és utótartási idő segéd paraméterek. Hegesztés gyakorlat
F I
tes
th
tu
Fémek technológiája
t
23
Tipikus hegesztőgép
Helyhez kötött berendezés. (Léteznek mozgatható, un. ponthegesztő fogók is.) Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
24
12
A ponthegesztés alkalmazása
Lemezek átlapolt kötésére általánosan alkalmazott eljárás Különösen fontos az autókarosszériák gyártásában Lemezes vagy lemezszerű szerkezetekben általános Ötvözetlen-, gyengén- és erősen ötvözött acélok hegeszthetők Színes és könnyűfémek hegeszthetők, Al és ötvözetei hegeszthetők, ebben az esetén rádiuszos elektróda szükséges Számos fémkombináció hegeszthető Réz és ötvözetei hegesztése csak W-betétes elektródával Edződésre hajlamos anyagoknál különleges munkarendre van szükség. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
25
Ellenállás dudorhegesztés
Elv:
A ponthegesztéstől eltérően az elektródák által bevezetetett áramot és erőt a munkadarab természetes ill. mesterséges alakja (dudor) koncentrálja. Az érintkezési felületen a dudor megolvad, az olvadt anyagok a sorjába nyomódnak és a képlékeny alakváltozás hozza létre a kötést. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
26
13
Dudor kialakítások
Kör– és gyűrűdudor
Vonaldudor
A dudort úgy kell kialakítani, hogy hőegyensúly alakuljon ki a hegesztés helyén, egyszerre olvadjon meg a dudor és az érintkező anyagrész. A dudort a nagyobb tömegű darabon kell elkészíteni. Eltérő anyagok esetén a jobb hővezető-képességű és magasabb olvadáspontú darabon célszerű elhelyezni a dudort. Eltérő vastagság esetén a vékonyabb darab a mértékadó. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
27
Tipikus kötések
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
28
14
A dudor hegesztés konstrukciós egyszerűsítéseket tesz lehetővé
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
29
A dudor hegesztés alkalmazása
Alkalmazási példákat az előzőkben láttunk Az ipar minden területén alkalmazható Konstrukciós egyszerűsítéseket tesz lehetővé Sok esetben ott is célszerű lenne, ahol még nem alkalmazzák Anyagok, mint ponthegesztésnél Az ellenállás csaphegesztés is dudorhegesztés.
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
30
15
Ellenállás tompahegesztés
Elv: A tompán összenyomott darabokon átfolyó áram felhevíti a darabok érintkezési felületeit (egyes változatoknál meg is olvadnak azok) és a megfelelő felhevítést elérve, az erőt növelve összenyomjuk a darabokat. A képlékeny alakváltozás hozza létre a kötést. (Az olvadt anyagok sorjába nyomódnak.) Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
31
Az ellenállás tompahegesztés változatai
Zömítő tompahegesztés Leolvasztó tompahegesztés Előmelegítéses vagy szakaszos leolvasztó tompahegesztés
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
32
16
Hegesztési munkarendek Zömítő tompahegesztés
Leolvasztó tompahegesztés
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
33
Tipikus tompahegesztett kötések
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
34
17
A tompahegesztés alkalmazása
Az ellenállás tompahegesztés alkalmazható Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok Erősen ötvözött acélok Edződő acélok Színes és könnyűfémek Számos anyagpárosítás hegeszthető Az ipar minden területén alkalmazható Tengelyszerű alkatrészek, láncok, csapok stb. hegesztése Zömítő tompahegesztés: Acélok, nikkel: 0,3 … 20 mm Réz: 0,3 … 14 mm Al, sárgaréz, bronz: 0,3 … 18 mm Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
35
További sajtoló hegesztési eljárások
Robbantásos hegesztés Mágnes impulzusos hegesztés Ultrahangos hegesztés Diffúziós hegesztés Forgóíves hegesztés Csaphegesztés Ívkisüléses nyomásimpulzusos hegesztés Ellenállás vonalhegesztés, fóliás vonalhegesztés Cső-vonalhegesztések Nagyfrekvenciás hegesztések. Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
36
18
Gyakorlati feladatok 1. Hegesztés 1. gyakorlat
Az eljárások megismerése, gyakorlati alkalmazása
Bevontelektródás kézi ívhegesztés Lánghegesztés, lángvágás Fedettívű hegesztés
Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
37
Gyakorlati feladatok 2. Hegesztés 2. gyakorlat
Az eljárások megismerése, gyakorlati alkalmazása
AWI – hegesztés Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztések Hidegsajtoló tompahegesztés Zömítő ellenállás tompahegesztés Leolvasztó ellenállás tompahegesztés Dörzshegesztés Ellenállás ponthegesztés Ellenállás dudorhegesztés Hegesztés gyakorlat
Fémek technológiája
38
19
