I. Fémes szerkezeti anyagok:

I. Fémes szerkezeti anyagok:

KDG™-www.kissdavidg.fw.hu

 Tömeghatás törvénye: Reakciók során keletkezõ termékek, és a kiindulási anyagok mennyiségi viszonyait, dinamikus egyensúlyát mutatja be: mA+nB= Am  Bn  Megoszlási törvény: Megmutatja, hogy hogyan oszlik meg az anyag a fémfürdõben, és a  FeO   L L:megoszlási tényezõ, mely függ a salak összetételétõl, típusától . Ha salakban:  FeO 

 FeO   L , az oxid egy része salakból a fémfürdõbe megy át, míg az egyensúly be nem  FeO 

áll(oxidáló salak). Ellenkezõ esetben redukáló salakról beszélünk.

II. Fémek elõállítása:

 Redukálás: Legõsibb fémkinyerõ eljárás, fémoxidok karbonnal való redukciója. FeO+C↔Fe+{Co}  Nyersvas elõállítás: redukálás és finomítás; Nagyolvasztóban elvégzendõ kohósítás 

Acélgyártás:

Lépései: Frissítés, dezoxidálás, ötvözés, öntés... 1) Frissítés:

Cél:Fémfürdõ szén-, hidrogén-, és foszfortartalmának csökkentése oxidációval Oxidáció megoldható: Levegõbeli oxigénnel, oxidáló salakkal, oxigén fúvatással, AOD-argon-oxigén együttes befúvásával. Oxidációkor hõ szabadul fel.

2) Dezoxidálás:

Grafit hozzáadásával megindul a redukáló salak képzõdése, az O2 átmegy a salakba, zárványmentes lesz a fürdõ. Csillapítatlan acél: Csak Mn-nal dezoxidált, és az oxigéntartalom, még jelentõs: Még öntéskor képes a C tartalommal reagálva CO-t képezni. Csillapított acél: Mn-Si-Al-mal dezoxidált , oxigéntartalom kicsi, nem képes öntéskor C-nal reagálni.

3) Elektroacélgyártás:

Villamos energiát hasznosítja az acél megolvasztására. 2 fajtája: ívfényes kemence,indukciós kemence. Indukciós: ritka a folyékony nyersvas, inkább tisztább anyagokat használnak. Inkább a dezoxidálás, és az ötvözésben funkcionál. Ívfényes: Elektródák közti villamos ív termeli a hõt. A falazat vagy bázikus, vagy savas.

4) Oxigénkonverteres acélgyártás:

3 csoport: Ráfúvatásos, Fenékfúvatásos, Argon-oxigénes a) Ráfúvatásos oxigénes konverter-eljárás: 75-90%nyersvas+acélhulladák, érc Az oxigén vízhûtéses lándzsán keresztül nagy nyomással jut a rendszerbe. Nagy C kiégési sebesség: 0,3%C/min b) Fenékfúvatásos oxigénes konverter-eljárás: Fenék fúvókákon keresztül jut be az oxigén a rendszerbe. c) Argon-oxigénes konverter-eljárás: nagyon kis C tartalmú korrózió, és saválló acél elõállítására szolgál. Az argon csökkenti a C+O ból keletkezõ CO parciális nyomását.

5) Öntés:

A folyékony acél kb 88%-ából továbbfeldolgozandó tuskókat, szálakat, rudakat öntenek. Cél, hogy az öntött darab minél jobban megközelítse a majdani késztermék alakját. 1


6) Finomító eljárások:

a) Salakalatti átolvasztó eljárás: fedettívû hegesztésbõl alakult ki. Az átolvasztandó anyagból készült elektródát folyamatosan elõretolják, leolvad, fokozatosan megtisztul a kéntõl, és a Pb, Sn, As tartalom is csökken. b) Vákuumkohászat: sokszor nélkülözhetetlen a vákuum az oldott gázok, zárványok, és egyéb szennyezõdések eltávolításához. Lehetõséget nyújt a frissítés hatásfokának növelésére is. Legfontosabb vákuumos átolvasztó eljárások: 1) Vákuumívfényes átolvasztás: Ti, V átolvasztására fejlesztették ki. Átolvasztandó acélt a, katódot vákuumban villamos ívvel megolvasztják, majd a rézkokilla anódba belecsepeg, gáztalanodik, kikristályosodik. 2) Vákuumindukciós átolvasztás: Hagyományos indukcióskemencét vákuumban helyezik el, itt is öntik le az acélt, a levegõvel való érintkezés nélkül. 3) Elektronsugaras átolvasztás: Vákuumban, elektronágyúból nagy sebességû elektronsugarat bocsátanak ki. Az elektron az anyagba ütközve lefékezõdik, kinetikus energiájuk hõvé alakul. Az anyag lecsöpög egy vízhûtéses rézkokillába. Lehetõség van ötvözésre, és dezoxidálásra is.

III. Egyéb fémek elõállítása: a)   

Alumínium:

Eleinte a AlCl3  3Na   3NaCl  Al redukáló eljárást alkalmazták, de drága volt. Ma sófürdõs elektrolízist alakalmaznak. Lépések: Bauxitból timföld(Al2O3)→ Õrlés, szárítás→ Feltárás nátronlúggal→ Kikeverés→Kalcinálás→Elektrolízis→ Átolvasztás, tisztítás.  Tisztítás: Az elektrolízis után még sok szennyezõt tartalmaz a tárgyalt anyag, ezért tovább tisztítják: 700-750°C-on Cl gázt fuvatnak át, ezzel 99,85%-ps tisztaság érhrtõ el.. Többszöri elektrolízissel akár a 99,99999%-os tisztaság is elérhetõ.

b) Réz, nikkel:

 Réz: Elõször dúsítják az ércet, majd a kén tartalmat kiégetik (80%-os tisztaság) redukálják: Cu2 S  2Cu2O  6Cu  SO2  , ekkor csak max 2% szennyezõt tartalmaz Dezoxidáció, gáztalanítás, de még ez is sok szennyezõt, fõleg rézoxidot tartalmaz Réz hidrogénbetegsége: CuO2+H2=H2O+2Cu→ rontja a villamosvezetõ képességet, ezért tilos vörösrezet hidrogén atmoszférában hevíteni.  Nikkel: Sokban hasonlít a Cu elõállításhoz.

c) Titán:

Érceit dúsítják, TiO2-dá, majd klóráramban karbon hozzáadásával redukálják 850°C-on Leválasztják a kloridgáztól, és argon védõgázban magnéziummal keverik→porózus titán Vákuumban tisztítják 99,8%-ig, majd porkohászati úton, vagy átolvasztással dolgozzák fel Igen költséges

IV. Alkatrészgyártás forgácsolás nélkül. 1) Öntészet:

 Lényege: A megolvadt fémet egy kialakított üregbe öntik, s az felveszi az üreg alakját, majd megdermed.  Feltételek: a keletkezõ gázoknak utat kell biztosítani, hogy a formából eltávozzanak. Beömlõ rendszer is kell, melyen keresztül a likvidusz hõmérsékleteléréséig elvégezhetõ az öntés. 2


 Homokformázás: alapkövetelmény: az alapanyag jól formálható, és alaktartó legyen. Öntõszekrényekben történik (mint gyakorlaton...)  Héjformázás: héjforma alapanyaga jóminõségû SiO2+kötõanyag  Precíziós öntés: kiolvadómintás eljárás: 4000 éve ismerik. Az alakra viaszt vittek, betapasztották, kiolvasztották a viaszt, s helyére bronzot öntöttek.(ld.Andrej Rubljov) Kis tömegû, bonyolult, nehezen forgácsolható elemeket állítanak elõ.  Gtavitációs öntés: A gravitáció viszi az olvadt fémet a mintába  Nyomásos öntés: Nyomással juttatják el az anyagot a célba.

2) Olvasztóberendezések:

 Tégelyben olvasztó: Gáz fûtésû, ellenállás fûtésû, indukciós  Elektromos ívkemence; lángkemence

V. Képlékenyalakítás:

 Hidegalakítás:Olyan hõmérsékleten történik (rekrisztallizációs hõmérséklet alatt), ahol a

regenerációs folyamat nem megy végbe az alakítás után. Az alakítással az anyag keménysége nõ, egyre nehezebben alakítható  Melegalakítás: Az alakváltozzással együtt a regenerációs folyamatok is végbemennek (rekrisztallizációs hõmérséklet felett). Súrlódás szerepe:Az érinkezõ felületek összehegedhetnek, ezért szükség van kenõanyagra. Kenési állapotok:  Vastag film állapot: A munkadarab és a szerszám teljesen el van választva egymástól  Vékony film állapot: A kenõanyag vastagsága 3-5-szöröse a felületi érdességnek, így, a munkadarab és a szerszám néhány ponton érinkezik,kopnak  Vegyes kenési állapot: A kenõanyag-film vastagsága kisebb mint a felületi érdesség 3x-osa, de jó kenõanyag esetén csökkenti a súrlódást  Határ kenési állapot:Határréteg az érinkezõ felületeken



Hengerelés: A munkadarab egy része kisebb, másik része nagyobb sebességgel mozog, mint a henger kerületi sebessége. Ferde hengerelési eljárások:tömör tuskók lyukasztására alkalmazzák Csõgyártás: Plinger-féle (vastagfalúaknál) Erhard-féle: dagadó lyukasztás, csõnyújtás.  Kovácsolás: rekrisztallizációs hõmérséklet felett ütéssel, vagy nyomással végrehajtott alakítás. Cél: alak elérése, mechanikai tulajdonságok javítása. a. Szabadalakító kovácsolás: lehet kézi, vagy gépi. Zömítésnél az alakváltozás nem egyenletes b. Süllyesztékes kovácsolás: A kovácsdarabot egy süllyesztékben alakítják célszerû alakalmazni, ha: A munkadarab bonyolult, nagy darabszám, alakazonosság követelmény.... Süllyeszték fajtáji: nyitott (sorjacsatornás/csatorna nélküli) zárt (sorjamentes) Alakításkor a sorjacsatornában a fémréteg lehûl, ezzel nõ az alakítási szilárdság, többtengelyû hidrosztatikus feszültségi állapot alakul ki, s segíti a bonyolultabb forma kitöltését. A süllyeszték oldalait ferdére kell kiképezni, hogy a munkadarab könnyen eltávolítható legyen. Izotermikus alakítás: A munkadarab, és a szerszám azonos hõmérsékletû, így nagy pontossággal lehet a munkadarabot megformázni. Süllyesztékes kovácsolás gépei: Mechanikai ejtõkalapács, légkalapács, 3




kétmedvés kalapács (egymással szembe mozognak, így kisebb talajrezgések keletkeznek) forgattyús sajtó, excentersajtó... c. Vízszintes kovácsolás: több egymásra merõleges osztósíkot is alkalmazhat, nagyon pontos. d. Kör, és finomkovácsolás: nagy pontosságú tömör, vagy üreges hengerszerû alkatrészek alakítására

Extrudálás, folyatás:

-Extrudálás: Az anyagot a süllyeszték falán lévõ nyíláson keresztül kinyomják (közel hidrosztatikus feszültségi állapotba kerül, ezért jól alakítható) -Folyatás, vagy sajtolás:lehet elõre, hátra, vagy kombinált -Húzás: pl huzalhúzás, csõhúzás: egyre kisebb keresztmetszetû húzószerszámokon húzzák keresztül, közben ki kell lágyítani. Huzal patentírozása: A1 hõmérséklet fõlé hevítik, ólomfördõben 400-500°C-ra lehûtik, hõntartják, majd levegõn is lehûtik, s így tovább húzható

Lemezalakító technológiák:  Vágás, kivágás: speciális ollókkal, vagy vágóbélyeggel történik.

1.fázis:lemezanyag rugalmas alakváltozása 2.fázis:lemezanyag képlékeny alakváltozása (tiszta nyírás) 3.fázis:Lemezanyag alakváltozóképessége kimerül, repedések keletkeznek, melyek idõvel összeérnek. Finomkivágás: Alulról kivágógyûrû, és ellenbélyeg.



Hajlítás:

A lemez rugalmassága miatt visszarugózással jár, ezért túl kell hajlítani, így kompenzálható a visszarugódás. A folyáshatár csökkentésével, és a hõmérséklet emelésével is csökken a visszarugózás mértéke.  Mélyhúzás: Sík lemezbõl alakítóbélyeg nyomásával üreges testet alakítunk ki.  Mélynyomás:Kúpos, vagy görbe vonalú alkatrészeket állítunk elõ (serleg), melyek más módszerrel nem gazdaságosak (hagyományos mélynyomás, nyírásos mélynyomás)  Nagy energiájú alakítóeljárások:robbantásos alakítás, hidraulikus alakítás.....

Porkohászat:

 Termékeinek funkcionális elõnyei miatt használják: egyedülálló mikroszerkezet, kis anyagveszteség, a keletkezõ hulladék újra feldolgozható, porok keverékével széles skálájú ötvözetek állíthatók elõ...  Technológiai lépések: porgyártás, por elõkészítése (Osztályozás, lágyítás, keverés, adalékolás), porkeverék sajtolása (tömörítés), hõkezelés (szinterezés)  Porgyártás: mechanikus aprítással, folyékony fémbõl (ejtõtorony, porlasztótárca...), kémiai úton (oxidok redukálása), fémsókból elektrolízissel  Porelõkészítés: Összekeverik az alapfémport, és az ötvözõporokat. A port surlódáscsökkentõ anyaggal keverik.  Porsajtolás: Töltõsablonnal úgy összenyomják, hogy fémes kapcsolat alakul ki a porszemcsék között.  Zsugorító hõkezelés, szinterelés:célja a sûrûség növelése, lekerekítési sugarak növelése, így szilárdság növekedése (keményfémek, VIDIA is így készül: Wolfrámkarbid, TiC Kobalt)

Jelentõsége:Az anyag szerkezetét tág határok között változtathatjuk, így a mechanikai tulajdonságai is széles határok között választható meg.

4


1) Feszültségcsökkentés: A korábbi megmunkálásokból felgyülemlett feszültségek

megszûntetése. Minél nagyobb az izzítás, annál nagyobb mértékû a feszültségcsökkenés. 2) Rekrisztallizációs izzítás:Cél a hidegalakítás miatti szemcsedeformációk, keménység, ridegség megszûntetése 3) Lágyítás: Cél: Az acél a következõ mûveletek számára megmunkálható állapotba kerüljön, vagy csupán feszültségcsökkentés. A1 hõmérséklet alá hevítés, és hõntartás 2-5 órán keresztül (attól függõen, hogy mennyire ötvözött) 4) Normalizálás:Az egyenlõtlen alakítás, és hevítés durva szövetszerkezetet eredményez. Normalizálás során átkristályosodik az acél: A3 hõmérséklet fölé hevítve 15-30 percig hõntartva, majd levegõn hûtve finom szemcsét eredményez.

5) Edzés:

Ausztenitesítés, és olyan sebességû hûtés, hogy martenzites átalakulás megy végbe. Menete: Hevítés A3 hõmérséklet fölé, hõntartás, gyors hûtés. Hevítés:A munkadarabot elõmelegített kemencébe tesszük, s a hõmérséklete logaritmikusan nõ. A hevítés sebességét úgy kell meghatározni, hogy ne alakulhasson ki nagy hõmérséklet különbség a felület és a mag között. Lassú hevítés kell: Martenzites, és kis alakváltozóképességû anyagoknál a repedésveszély miatt, erõsen ötvözött anyagoknál a rossz hõvezetés miatt, nagyméretû, és lemezszerû daraboknál. Hûtés: Teljes keresztmetszetben csak akkor lesz martenzites a szövetszerkezet, ha a kritikus lehûlési sebesség a magban is megvalósul. Hûtõközegek:Víz, vizes oldatok, olajok, olvadt sófürdõk, fémfürdõk, levegõ, fémlapok Vízhûtés hátránya: A munkadarabot forró gõzbuborék veszi ködül, mely idõlegesen elszigeteli a hûtõközegtõl, s emiatt a felület egyes részei lágyabbak lesznek:Lágyfoltosság Gyógymód: →Gõzhártya kialakulását gátló anyagokat raknak a vízbe: konyhasó, nátriumkarbonát. vagy→ áramoltatják a hûtõvizet, esetleg a munkadarabot mozgatják. Levegõvel való hûtés hátránya: a felület revésedik

6) Megeresztés: Az edzett acél ridegségét, feszültséggel terheltségét szünteti meg.

A1-nélkisebb hõmérsékletre való hevítés, hõntartás, majd hûtés. 1.szakasz:megindul a karbonatomok diffúziója, rácsfeszültség csökken, a martenzitbõl köbös rácsú lesz./100-200°C között/ 2.szakasz:200-350°C között a maradék martenzit is ausztenitté alakul. 3.szakasz:350°C-on megindul a karbonszemcsék összeállása, kisebb hõmérsékleten apróbb, nagyobb hõmérsékleten durvább szemcsék keletkeznek. Keménység tovább csökken, szívósság nõ. A megeresztés hõmérsékletére lassan, egyenletesen kell hevíteni, mivel a martenzites munkadarab repedésérzékeny. A Mo ötvözetek kevésbé érzékenyek a repedésre.

7) Szerszámacélok hõkezelése:

Figyelembe kell venni a magasabb ötvözõtartalmat→ nem normalizálható, mert levegõn hûtve is beedzõdik. →Kemencében hûtve lágyítani kell. Ausztenitesítési hõmérséklet fölé 1200°C több lépésben, kíméletesen hevítjük, sófürdõben 500°C-ra hûtjük a teljes kiegyenlítõdésig, majd levegõn hûtjük.

8) Patentírozás:

Huzalgyártásban alkalmazzák, mert a huzal húzása során nõ a szilárdsága, csökken alakváltozó képessége. A huzalt ausztenitesítjük, 500°C-ra hûtjük ólomfürdõben, hõntartjuk, míg az ausztenitesítés teljesen végbe nem megy, majd levegõn hûtjük. 5


9) Vasöntvények hõkezelése:

Az öntés után feszültségek lehetnek a vasban, melyek vetemedést okozhatnak a késõbbiekben A szürkeöntöttvas eddzhetõ, és nemesíthetõ. Ausztenitesítési hõmérséklet fölé hevítik, majd olajban hûtik, ekkor a grafitlemezek gömb akakká válnak, ezzel radikálisan nõ a szakítószilárdság: gömbgrafitos, modifikált öntöttvas.

Jelentõsége: Olyan alakatrészt lehet elõállítani, melynek jó a kopásállósága, és egyszersmind ellenáll az ütésszerû dinamikus igénybevételeknek.

Felületi edzések:

1) Lángedzés: (C35-C50-ig)Munkadarab felületét nagy hõmérsékletû lánggal (Acetilén, földgá

z oxigénnel elegyítve) edzés hõmérséklete fölé hevítik Ha A3 fölé hevítik: a hevítés után a hûtéskor a felület beedzõdik Ha A1 ésA3 közé hevítik, a keménység változhat az összetétel, és a hõmérséklet függvényében, de, ha A1 alá melegítik, semmi változás nem lesz. Hûtés: Vízben, melyet nagy sebességgel áramoltatnak, így elkerülhetõ a lágyfoltok kialakulása. 2) Indukciós edzés: Idukciós térbe helyezett munkadarab felülete az indukciós térben felhevül. Az induktor rézcsõ, melyben hûtõvizet áramoltatnak. A hûtés a lángedzéshez hasonló.

3) Elektronsugaras, lézersugaras:

Elektronsugaras:Elektronágyúból érkezõ elektronsugarak a felületen lefékezõdnek, kinetikai energiájuk hõvé alakul Lézersugaras:egy része visszaverõdik, másik része elnyelõdik, s a fotonok kinetikai energiájából lesz hõenergy.

Thermokémiai felületkezelések:

1) Betétedzés: kérgesítõ eljárás, kis C tartalmú alakatrész felületét karbonnal dúsítják, majd

megedzik. Részfolyamatok: Cementálás, edzés. Cementálás: Aktív karbonatomok szabadulnak fel a közegbõl, megtapadnak a felületen, majd a darab belseje felé kezdenek diffundálni. A3 hõmérséklet fölött végzik a cementálást (kb 860-920°C), mert ausztenites környezetben erõsebb a karbon diffúziója. Cementálás menete: A munkadarabot ládába teszik, 3 cm cementálószemcseréteggel veszik körül (faszén), majd légmentesen lezárják. A hevítés során atomi karbon keletkezik, mely elkezd átdiffundálni a felületen. A felszabaduló CO2 az izzó 900C   szénnel reagál. 2CO   C  CO2

900C   Gázcementálás: hasonló az elõzõhöz, csak itt gázt juttatnak a kemencébe: CH4   C  2H2 Edzés: direktedzés: Cementálási hõmérséklet utáni azonnali hûtés kéregedzés: Cementálási hõmérséklet után lehûtik, a kéreg A3 hõmérséklete fölé hevítik, s újra lehûtik magedzés: Cementálási hõmérséklet után lehûtik, s a mag A3 hõmérséklete fölé hevítik, majd lehûtik. A3mag >A3kéreg Kettõs edzés:magedzés, és kéregedzés egymás után. Az edzett munkadarabot feltétlenül meg kell ereszteni!!!!

Tcem

Tcem

A3mag A3kéreg

A3mag A3kéreg

Cementálás, direktedzés, megeresztés Cementálás, kéregedzés, megeresztés

6


2) Nitridálás:

Nitrogént visznek az acél felületére: 2 NH 3  2 N  6 H . Az atomos nitrogén megtapad az acél felületén, majd a belsejébe diffundál, ahol a vassal, és ötvözõivel kemény nitridvegyületeket képez, s A3 kopásálló felületet alkotnak.Legkeményebb A1 nitrirdvegyületek: a vas a kegkevésbé kemény
Hegesztés

 Hegesztett kötést lehet hõ, erõ, illetve hõ és erõ hatásával létrehozni.  Két fõ eljárást különböztetünk meg:

Ömlesztõ hegesztés: Nem alkalmazunk erõt a hevítéshez, a munkadarabokat olvadáspontra hevítik, s a közös ömledékfürdõ kristályosodása okozza a kötést. (dendrites kristályosodás) Sajtoló hegesztés: A kötéshez minden esetben erõt (is) alkalmazunk. Az erõ szerepe a képlékeny alakváltozás létrehozása. Nagyobb méreteknél túl nagy erõ kellene, ezért a hõmérsékletet növelik, így az alakítási szilárdság csökken.  Hegesztési hõ hatása az anyagokra: szemcsék eldurvulhatnak, gyors hülés okozta hidegrepedések o Hidegrepedések: Hegesztés befejezte után keletkeznek, feszültségek okozzák. Oka: A varratfém hidrogéntartalma miatt a varratban mikroszkópikus repedések jönnek létre, amit a kis alakváltozóképességû szövetszerkezet nem képes megállítani. (Elkerülhetõ a varratfém hidrogéntartalmának csökkentésével, és a hûlési sebesség csökkentésével) Mn Cr  Mo  V Ni  Cu A karbonegyenérték Ce  C    , és a maximális 6 5 15 keménység ismeretében meghatározható a kritikus lehûlési idõ, míg ennek ismeretében meghatározható a minimális szükséges fajlagos hõbevitel o Melegrepedések: (kristályosodási repedések) A varratfémben jönnek létre a primer kristályosodás során. Jelentõsen befolyásolj a Likvidusz-szolidusz hõmérséklet különbsége.(Nagyobb létidejû fürdõ, több szennyezõ) pl. Gyengén ötvözött acéloknál a Fe-FeS eutektikum még folyékony, mikor az acélszemcsék már szilárdak, s ez a folyadék nem veszi át a feszültségeket. Kedvezõtlen, ha a varrat keresztmetszete túl nagy, a varrat túl széles, túl keskeny. Megelõzése: Elõmelegítés, szennyezõk megkötése mangánnal, és Ca-mal, továbbá a likvidusz-szolidusz tartományt csökkentõ adalékokkal is el kell látni. o Teraszos repedések:(réteges tépõdés) Acélok merõleges kötéseinél tapasztalható. A hegesztés hatására keletkezõ igénybevétel meghaladja a keresztirányú alakváltozó képességet. Elkerülhetõ a kéntartalom, és a merevség csökkentésével.

I.Ömlesztõ hegesztési eljárások:

 Hõforrás elektromos ív: Folyékony, vagy szilárd állapotú fémek között, gázközegben létrejövõ elektromos kisülés, mely rövidzárlat útján jön létre.  Töltéshordozó: Elektronok, melyek az elektródából lépnek ki termikus emmisszió hatására. Az ívet a termikus ionizáció, és az ütközési ionizáció tartja fenn. U U  Jó áramforrás követelménye:       I ív  I  áramforr .

a) Bevontelektródás kézi ívhegesztés: 

Az alattomos ív egy bevonatos elektróda és a munkadarab között jön létre, megolvasztja az alapanyagot, és a hegesztõanyagot. 7

 






Bevonat funkciói:ívstabilizálás, dezoxidálás, ötvözés, védõgázképzés, salakképzés (hûlési sebesség), leolvadási teljesítmény növelése. Bevonatok típusai: Savas:mély beolvadás, szép varrat Cellulóz: Nagy mennyiségû szerves anyag, büdös, mint-állat, sûrû salakalkalmas pozícióhegesztésre. Rutilos: Legkönnyebben használható, közepes minõség Bázikus: Legjobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, a hegesztés nehéz Alkalmazási területek: Acélszerkezeti tömeggyártás, csõvezetékek gyártása, autóipar, hobbi... A gyengén ötvözöttõl az erõsen ötvözött acélokig bárhol használható, színes, és könnyûfémek esetén is, sõt alumíniumnál is (de ritkán) Fõbb paraméterek: maghuzalátmérõ:1,5-6mm; Áramerõsség: 30-500A; Ívfeszkó:2050V; hegesztési sebesség: 80-200mm/perc

b) Argonvédõgázas vofrámelektródás ívhegesztés: 



 

Az elektromos így egy nem leolvadó elektróda, és a munkadarab között ég, és biztosítja a külön adagolt hegesztõanyag megolvasztását. Elsõosztályú varratot csinál, de gazdaságtalan gyengén ötvözött acéloknál, inkább erõsen ötvözötteket, szines, ill könnyûfémeket hegesztenek vele. Aluminium hegesztése:Probléma: Felületi stabil oxidréteg, melynek olvadáspontja magasabb, mint az aluminium forráspontja. Két lehetõség van: Az oxidréteget kémiai úton lebontják, vagy mechanikailag tördelik. Váltakozó árammal kell hegeszteni: Fél perióduson oxidbontás, fél perióduson mély beolvadás: 1):Elektróda pozitív, test negatív: Az elektronok az elektróda irányába áramlanak, ami felhevül, a becsapódó nagy tömegû argonionok feltörik az oxidréteget. 2:)Elektróda negatív, test pozitív: Az alapanyag mélyen megolvad, mert az elektron a test felé áramlik, jobban felhevül. Az ív begyújtása: Nem rövidzárlattal történik, mert a wolfrámelektróda szennyezõdhet, hanem szikrakisütéssel hozzuk létre a töltéshordozókat, ezek hozzák létre az elsõ ívet. Alkalmazási terület: Mindenhol, ahol színesfémeket, könnyûfémekez, és erõsen ötvözött acélokat használnak.

c) Plazmahegesztés:    

Elektróda W+ThO2 , Vádõgáz teljesen ionizált plazma állapotban van.(20.000K), nagy energia. Nagyobb ívfeszültség kell (80V).Az ív itt is szikrakisütéssel gyúl be. Külsõívû: az ív az elektróda és munkadarab között ég Belsõívû: Az ív a plazmaformáló fúvóka, és az elektróda között ég, és a nagynyomású plazmaképzõ gáz tereli ki a plazmasugarat a fúvókán, így villamosan nem vezetõ anyagokat is lehet hegeszteni! Leggyakrabban mikroplazmahegesztési eljárásban alkalmazzák, vastagabb lemezeknél gazdaságosabb a védõgázas fogyóelektródás ívhegesztés.

d) Fogyóelektródás védõgázas ívhegesztés:    

Elektromos ív a folyamatosan elõtolt huzalelektróda, és a munkadarab között ég, védõgáz atmoszférában. háromféle anyagátvitel: 1.)Rövidzárlatos: vékony lemezeknél, pozícióhegesztés, 2.)Szóróívû, v. Cseppes: nagy leolvadási teljesítmény jellemti (CO2-nél nem érhetõ el) 3.)vegyes anyagátmenet: a kettõ kombinációja. Huzalelektróda leolvadási sebességét az áramerõsség szabályozza.A huzalelõtolás sebessége biztosítja az ívhosszúság korrekcióját. Alkalmazási terület: CO2-s: ipar minden területén, ahol mikroötvözött, és ötvözetlen acélok vannak. Keverék védõgázas:Ötvözött, és erõsen ötvözött acélok esetében. AFI: Aluminium, és ötvözetei, titán, és ötvözetei, nikkel, és ötvözetei.

e) Fedettívû hegesztés:

8

   


Az elektromos ív egy leolvadó tömör, vagy porbeles huzalelektróda és a munkadarab között ég fedõpor alatt. Megömleszti az alapanyagokat, az elektródahuzalt, és a fedõpor egy részét. Fedõpor funkciói: salakképzés, dezoxidálás, denitrálás, ötvözés, ívstabilizálás, levegõtõl való védelem. Nagyon jó minõségû varratokat lehet készíteni, hosszú egyenes szakaszoknál, legfeljebb enyhén ívelõ varratok készítésére. Az ívhosszúság az elõtolási sebességgel szabályozható. Alkalmazás: Gyengén ötvözött, és ötvözetlen acélokhoz mangán tartalmú fedõport kell adni, a melegrepedés elkerülése érdekében. Erõsen ötvözött acélokhoz is alkalmazható. Hosszú egyenes varratokhoz gazdaságos, függõlegesen nehézkes.

f) Salakhegesztés:   

Nem ívhegesztési eljárás, Az olvadt salak ellenálláshõje hevíti fel a huzalelektródát, és az alapanyagokat. Az áramkör a huzalelektróda és a munkadarabok közötti salakon keresztül záródik. Mind egyenárammal, mind váltóárammal alkalmazható. Bevont leolvadó huzalvezetõs salakhegesztés: Bevonatos csõelektródán tolják elõ a huzalelektródát, a bevonatból képzõdik a salak, s a huzalvezetõ csõ is részt vesz a varratképzõdésben. Nagy varrattérfogat miatt durvaszemcsés dendrites szövetszerkezet, rossz, mechanikai tulajdonságok.

g) Elektronsugaras hegesztés:   

Vákuumban nagy sebességre felhyorsított elektronok mozgási energiája a felületnek ütközve hõvé alakul, s megolvasztja a felületeket. Elektron a katódból lépnek ki, elektromos térben felgyorsul, s az anódba csapódik Kis falvastagságok hegesztésére használják, mert szabadlevegõn nagy energiaveszteségek vannak. Jó minõségû, nagy tisztaságú varrat, jó mechanikai tulajdonságokkal. Vágásra is alkalmazható lenne, de a vákuum miatti korlátok okán csak hegesztésre alkalmazzák.

h) Lézersugaras Hegesztés:   

Lézersugárzásból nyert monokromatikus fény jól fókuszálható, nagy energia érhetõ el, a fókuszált fénnyel olvasztják meg a munkadarabokat. Minden fémes, és nemfémes anyag hegeszthetõ vele, de a visszaverõdés gondot jelent: a hegesztés elõtt felületi kezelés szükséges (fényelnyelõ anyaggal vonják be) Megoldaható a réz, és az ausztenites korrózióálló acél kötése is. Leggyakrabban vágásra használják, a megolvasztott anyagot nagynyomású gázzal fuvatják ki a vágási résbõl.

i) Lánghegesztés: 

  

Nagy teljesítményû égõgáz(acetilén), és oxigén keverékét meggyújtva lánggal hevítik a munkadarabokat, és a hegesztõanyagot olvadási hõmérsékletre. Az acetilénpalack ki van töltve porózus anyaggal (azbeszt, faszén, cement), és kb 1520Bar nyomásig van sürítve. Balra hegesztés: vékony lemezeknél alkalmazzák, kisebb beolvadási mélység Jobbra hegesztés: A varratot melegítik, mélyebb beolvadási mélység. Alkalmazási területek: Csõvezetékek szerelése, karosszériajavítás. Bármilyen acél, öntöttvas, alumínium, réz, nikkel hegesztésre is alkalmas. Semleges láng: acéloknál, Szenítõ láng: öntöttvas, alumínium, oxidáló láng: sárgaréz Lángvágás:Az alapanyagot gyulladási hõmérsékletre hevítjük, majd oxigénben elégetjük. (gyengén ötvözött, és ötvözetlen acélok jól lángvághatók.)

j) Felrakóhegesztések: 

Felületi rétegek tulajdonságait változtatják meg. Kopásnak kitett alkatrészek felületére visznek fel kopásálló réteget. Alkalmas eljárások: BKI, AWI, Plazmaszórás, Lángszórás, Lánghegesztés, Lézersugaras, Fedettívõ, Salakhegesztés... 9

II.Sajtoló hegesztési eljárások


k) Hidegsajtoló hegesztés:   

Nagymértékû képlékeny alakváltozással hozzuk létre a kötést. Nagy felületi tisztaságot, és nagy alakváltozást igényel. Ponthegesztés: (egy, és kétoldali); Vonalhegesztés (egy és kétoldali); Tompahegesztés: (sorjazsebbel, sorjalevágással) Alkalmazási terület: Villamosipar kábelek, kábelsaruk, érintkezõs hegesztése; bimetallok, Al-Cuvegyeskötések.

l) Ultrahangos hegesztés:  

Az ultrahang megváltoztatja a mágneses tér irányát, az akkusztikai transzformátor koncentrálja az ultrahangot, és egy szonotróda végzi a ponthegesztést. Alkalmazás: Mikroelektronika, heterogén kötések kialakítása: fémes-nemfémes anyagok kötése.

m) Dörzshegesztés: 

A felületeket a súrlódásból nyert hõvel hevítik, majd összeszorítják. A súrlódást lehet forgómozgással, és rezgõmozgással is létrehozni. Leggyakrabban forgásszimmetrikus munkadarabokhoz használják.  Hagyományos: Összenyomott munkadarabok közül az egyik forof, majd hirtelen lefékezik, és nagy erõvel összenyomják a két munkadarabot. Lendkerekes:Felpörgetik a lendkereket, majd lekapcsolják, és az álló munkadarabbal fékezik le a mozgót, és összenyomják. Ellenállás hegesztések:A darabok érinkezési felületén az átfolyó áram Joule-hõje melegíti fel a darabokat n) Ellenállásponthegesztés, vonalhegesztés:  Az elektróda koncentrálja az erõt, és az áramot. Az érinkezési felületen a munkadarabok felhevülnek, jellegzetes lencse alakú varrat jön létre.  Alkalmazás: Lemezek átlapolt kötéseinél, karosszériagyártás, lemezradiátorok  Lehet pontsorvarrat, hermetikusan záró varrat

o) Ellenállás dudorhegesztés: 

Az olvasztáshoz szükséges áramsûrûséget a munkadarabokon készített dudor (vagy természetes dudor) koncentrálja. Síkelektróda feladata erõ, és áram átadása. Mesterséges dudorú: A dudort képlékenyalakítással, vagy forgácsolással hozták létre. Természetes dudorú:A munkadarab alakjánál fogva alkalmas áram, ill. erõ koncentrálására. Pl. huzalok, betonvasak keresztirányú hegesztése

p) Ellenállás tompahegesztés: 

Huzal, ill. rúd jellegû munkadarabokat homlokfelületüknél összenyomjuk, majd rájuk áramot vezetünk. A hõ és erõhatás együttesen képlékeny alakváltozást eredményez, kohéziós kapcsolat alakul ki a két munkadarab között. A szennyezõdések a felületrõl a sorjába távoznak.

q) Csaphegesztés  

Ívhúzásos csaphegesztés: A csapot hozzányomjuk a munkadarabhoz, s mikor elhúzzuk, létre jön az elektromos ív, mely megolvasztj a mindkét munkadarabot, s a csapot belenyomjuk az ömledékbe. A szennyezõdések a sorjába távoznak. Gyújtócsúcsos csaphegesztés:A csap hegyes csúcsa a rövidzárlati áram hatására megolvad, elgõzölög, és elektromos ív alakul ki

Forrasztás

 Két anyag összekötése egy harmadik által, mely olvadáspontja kisebb, mint a harmadik anyagé  Kötés elve: Munkadarabok közti hézagba behatol a forraszanyag, Bediffundál a felületekbe, és hozzájuk tapad, majd kikristályosodik.  A forraszanyag behatolását a hézagba három mechanizmus segíti:

10


1) Kapillaritás: Fémtiszta felületeknél a kötés helye nagyobb hõmérsékletû, mint a hozaganyag hõmérséklete, és a folyékony ötvözet nedvesíti a felületet. A folyadék felületi feszültsége kényszeríti az olvadt ötvözetet a résbe. Tehát a nedvesítés a kapillaritás feltétele. 2) Hõmérséklet gradiens: A forrasztó ötvözet a kötés lebmelegebb pontja felé fog folyni. Figyelni kell a jó hõmérsékleteloszlásra, nehogy a kapillaritás ellen dolgozzunk! 3) Gravitáció: elhanyagolható a forrasztásnál.  Lágyforrasztás: A forraszanyag hõmérséklete kisebb, mint 450°C (lángforrasztás, ellenállásforrasztás, indukciós forrasztás, bemártó eljárás, infravörös fénnyel, forrógázos forrasztás, ultrahangos...)  Keményforrasztás:Változatai:Lángforrasztás, indukciós forrasztás, bemerítõ forrasztás, infravörös sugárzásos... Közepes hõmérsékletû: Forraszanyag olvadáspontja 450-1000°C között van Nagy hõmérsékletû: Forraszanyag hõmérséklete magasabb, min 1000°C

Megmunkálások:

Vágások:lángvágás, fémporadagolásos vágás, lánggyalulás, bevontelektródás ívvágás,

bevontelektródás ívvágás oxigénnel, plazmaívvágás, plazmasugár vágás, Oxidáló lézervágás, ömlesztõ és elgõzölögtetõ lézervágás...

 Vízsugaras vágás: Kis térrészre koncentrált nagy energia: 200-420Mpa nyomású, 0,08-

0,6mm-es átmérõ Vízsugárral:(Waterknife módszer)4000Bar nyomás, 0,1-0,4mm vízsugárátmérõ, 2,8 liter/perc térfogatáram, 2-70mm magasról. Alkalmazás: Könnyûipar(papír, bõrvágás), Élelmiszeripar(Hússzeletelés, mélyhûtött termékek vágása) Abrazív anyaggal kevert vízsugárral:Hozzáadott szilíciumkarbid, aluminiumoxid, gránitszemcsékkel. 2000-3000Bar nyomás, 0,25mm vízsugárátmérõ, 2-6 liter/perc térfogatáram, 2-10mm magasról. Alkalmazás:Kõzetek, vasbetontermékek vágása, Elõnyök: pormentes, nincs felületi keménységnövekedés, nincs termikus hatás, minimális anyagveszteség, térbeli vágás is lehetséges, csak zajhatás, környezeti hatás nincs, finommegmunkálásra is alkalmas, vágott felület fémtiszta, nem igényel elõzettes felülettisztítást.

 Öntöttvasak hegesztése: Az alapanyag rideg, kis alakváltozó képességû, Az egyenetlen

hevítésbõl származó belsõ feszültségek hatására megreped, ezért elõ kell melegíteni 500-800°Cra, nagy alakváltozó képességû hegesztõanyagot használnak (nikkel, és ötvözetei)  Színesfémek hegesztése: Alumínium: probléma az oxidréteg: kémiai úton bontható(lánghegesztés, bevontelektródás kézi ívhegesztés), vagy mechanikai úton: argonion bombázással feltörik (AWI, AFI), Sajtoló hegesztésnél erõhatás, és hõ együttes hatása biztosítja az oxidréteg feltörését, és a sorjába való távozását. Az alumínium olvadt állapotban intenzíven oldja a hidrogént, ami porozitáshoz vezet, ezt nagy tisztasággal ki lehet küszöbölni. Alumínium ötvözetei: Melegrepedés veszélye a nagy likvidusz-szolidusz hõköz miatt, ezért a hegesztõanyagba az ezt csökkentõ adalékot kell tenni. Réz és ötvözetei:Nagy hõvezetõ képesség miatt elõmelegítés kell, oxigéntartalmú réz esetén hidrogénbetegség léphet föl, ezért célszerû dezoxidált rezet használni. Sárgaréz esetén a Zn dezoxidáló hatása miatt nem kell hidrogénbetegségtõl tartani, de a Zn gõz mérgezõ. 11


Bronzok: Hõbevitelt csökkenteni kell, merta nagy hõ hatására durva dendrites szövetszerkezet alakulhat ki, ami repedésérzékeny Nikkel, és ötvözetei: Nagy tisztaság a követelmény, kénnel kis olvadáspontú eutektikumot képez, mely melegrepedésre veszélyes: Titán, és ötvözetei: Nagy az affinitása a szennyezõ gázokhoz, levegõtõl teljesen elzártan kell tartani egészen a lehûlésig.

1) Kerámiák:

Régen: agyagból, vagy kaolinból kialakított, majd kiégetett anyagot értettük Ma: Minden, ember által készített szervetlen anyag, mely nemfémesen viselkedik.  Hiányzik a villamosságot, és az alakíthatóságot lehetõvé tevõ szabad elektronfelhõ → ridegek, és rossz villamosvezetõk.    Vegyületkerámiák:oxidok, karbidok, nitridekm boridok, hidrátok, szulfidok...  Oxidkerámiák: Mûszaik(kristályos) oxidkerámiák(Al2O3), durva oxidkerámiák, üvegek, hidrátok...  Tulajdonságaik: nagy olv.pont, nagy rugalmassági határ, nagy keménység, kopásállóság, nyomószilárdság, kémiai stabilitás, villamos ellenállás, ridegség, törékenység...  Alkalmazási területük:Csapágyanyagok, biokerámiák, hõcserélõk, villamos szigetelõk, félvezetõk, szupravezetõk, optikai anyagok, hõszigetelõk.  Gyártásuk: porgyártás, sajtolás (szárazon-nedvesen-hidegen-melegen) szinterelés(kiégetés, ezzel nyerik el végsõ tulajdonságukat. Szinterelési hõmérséklet 700°C(tégla)-tól 1800°C(Si3N4)-ig)  Kerámiaszálak:Whiskerek (tûkristályok):néhány század mm átmérõjû, pár mm hosszú tûkristályok, melyek igen kedvezõ mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek pl Lekvár szál: E:125Gpa, Rm:2700Mpa; Bór szál: E:550GPa, Rm:3800-10.000Mpa.  Kerámia bevonatok: Szerszámok, turbinalapátok, ûrberendezések felületét nemegyszer bevonják korrózióálló, rossz hõvezetõ, kopásálló kerámiával, mely lehet egyrétegû, vagy többrétegû.  Üvegek: (nem kristályos kerámiák) A SiO2 olvadáspontja más oxidok hozzáadásával jelentõsen lecsökkenthetõ. Pl az üveg hõállósága Al2O3, B2O3-mal növelhetõ, a CaO, és a MgO pedig javítja a formálhatóságot Ólomuveg:PbO-hozzáadásával, jól csiszolható, nagy fénytörõ üveget lehet alkotni. Üvegszálak:a ìm-nél kisebb átmérõjü üvegszálak szakítószilárdsága elérheti a 40000Mpa-t  Kristályos hidrátok:Cement: Agyagtartalmú meszek 1400°C fölötti hõmérsékleten kiégetett, majd porrá õrölt terméke. A cementet vízzel, homokkal, kaviccsal összekeverve betont kapunk (kemény hidrát)  Természetes kerámiák: Agyag, mészkõ, homokkõ, gránit, földpát, csillám...

2) Kompozitok:

 Társított anyagok, két vagy több különbözõ anyag egyesítésével állítanak elõ(vas-beton, fém-kerámia, mûanyag-kerámia, fém-üveg, mûanyag-mûanyag...)  Összetétel: alapanyag:mátrix; erõsítõ anyag  Kompozitgyártás célja: Szilárdságnövelés, tömegcsökkentés, rugalmasságnövelés, kopásállóság, hõszigetelõképesség növekedése, elektromos tulajdonságok javítása... a) Részecskeerõsítésû kompozitok:javítja a fáradási tulakdonságokat, hõtágulási együttható is szabályozható. Pl.: Alumíniumpor, Al2O3, Al4C3 porkohászati feldolgozása b) Szálerõsítésû kompozitok: Növeli a szakítószilárdságot, és a szívósságot. pl.:Üvegszálas poliészter, karbonszálas epoxi, acéldróttal erõsített gumi, karbonszálas alumínium, kerámiaszálas titán, kerámia-kerámia tûkristály Erõsítõszál lehet:üveg, fém, organikus, bór, kerámia, szén, grafit 12


c) Lemezréteges kompozitok: rétegekbõl álló szendvics szerkezetek, pl lakkal bevont aluminium(alufólia), poliészter-réz(nyomtatott áramköt), epoxigyanta-Al fólia (repülõgép ajtó), Sárgaréz-acél-ólom (lövedék) d) Felületi réteges bevonatos kompozitok: Amikor felületeket különleges tulajdonságú rétegekkel látnak el. Pl. Akril, vagy alkid az acélon(kocsikarosszéria), nylon a fémeken: siklócsapágyak...  Kompozitok csoportosítása mátrix-erõsítõanyag alapján:s a) Kerámia-Kerámia kompozitok: Javítható mechanikai tulajdonságok, pl kevésbé érzékeny a dinamikus hatásokra, és a hõingadozásra... b) Kerámia-Fém: Fémmel átitatott kerámiaszerkezetek (Al2O3-Al; SiC-Al; vasbeton). Javítható a kerámia hõ, és villamosvezetõ képessége. c) Fém-fém:Porkohászati termékek, fémwhiskersekkel erõsített aluminium... d) Aluminium mátrixú:Kedvezõ, mert kicsi a sûrûsége, ua. Jó vezetõ, képlékeny, korrózióálló... e) Fém-kerámia:Magas hõmérsékleten nagy szilárdságot igénylõ alkatrészek esetén, illetve szinesfémek szilárdságának a növelése. f) Polimermátrixú kompozitok: Erõsítõanyagként (kevlárszál) alkalmazzák, pl polimer-aluminium repülõgépek építésében fontos.  Kompozitok alkalmazása: Repülõipar, ûrhajózás, haditechnika Autógyártás(tömegcsökkenés) Sporteszközök:Üvegszálas botok, hajótestek, vitorlázó repcsik, teniszütõk... Építõipar: feszített szerkezetek, hõszigetelõk, nyumástartó edények, szerszámanyagok Vegyi, élelmiszeripari,energetikai alkalmazásuk...



      

Acélok tulajdonságai, és fõbb jellemzõi:

Hegeszthetõ acélok:Ne legyen érzékeny a hideg, és melegrepedésre, ne tartalmazzon vöröstörékenységet okozó szennyezõke, ne legyen eddzhetõ... kis C tartalom C<0,2; Mikroütvüzõk: Al, Nb, V, Ti, Zr...Összes ötvözõ max 0,15% Feladatuk a szemcsehatárok stabilizálása, szemcsefinomság megõrzése, folyáshatárérték magasan tartása. Pl. S275L, S460NL, S460ML Légköri korróziónak ellenálló acélok:Tömör oxidos fedõréteg(védõrozsda) keletkezik a felületén. Foszfátos, szulfidos, hidroxidos védõréteget hoz létre. Ötvözõk: Cr, Cu, Ni, P pl: MSZ jele: Lk 37 B; EN jele:S 235 JR W;S235K2W... Hidrogénnyomásálló acélok:A H felöleti disszociáció, és diffúzió útján elbontja az acél vaskarbidjait, és metánt fejleszt. A folyamatos ghúzóigénybevétel is felgyorsítja a folyamatot Ötvözõk: Cr,Mo,V,W. Az alkatrészeket nemesítik, hegesztéskor elõmelegítik, hegesztés után feszültségmentesítik hõkezeléssel. Pl.:10CrMo9 10; 17CrMoV10; 21CrMoW12 Hidegszívós acélok:-60°C-on sem csökken drasztikusan az ütõmunka. pl.:AH60, AHC195, AHCN195, 250°C fölött üzemelõ acélok: MC, MCrMo, McrMoV, McrMoNiV Hidegen alakítható acélok:Nagy alakváltozó képességû acél szükséges, kis karbontartalom, &<0,2; alacsony szennyezõanyagtartalom. A gömbszemcsés perlites anyag különösen jól alakítható. Pl:D08Z, C15Z, BC2Z, BCMoZ, CrMo4Z, CRV3Z, NCMo3Z Automataacélok:Nagyteljesítményû forgácsolóautomaták munkája során a felgyülemlett forgács akadályozza a munkát, növeli a szerszám igénybevételét, rontja a felületi minõségét. Töredezõ forgács kell. S+Bi ötvözõvel a forgács töredezni fog (régen Pb) Pl.:AS1, AS4, ASBi5 Gördülõcsapágy acélok:Nagy keménység,nagy kifáradási határ,kopásállóság a követelmény Fokozott tisztaságot igényel: S<0,02%, P<0,027%, az átedzhetõség növelése érdekében 1,5%Cr-mal ötvözik. Pl.:GO3, GO4,

13

 








Rugóacélok:Követelmény a jó rugalmas tulajdonság, energiatárolás, lökéstompítás.Csak nemesítve építhetõ be, megeresztés 480°C-on. Pl.:38Si7, 61SiMn5, 60Cr3, 52CrMoV4, 60CrMo3 Nemesíthetõ acélok:Jelentõs igénybevételû gépalkatrészek, magas folyási, és kifáradási határ, szívósság a. Karbonacélok:C22-C60-ig nemesíthetõ, Kisebb széntartalmúak szilárdsága kisebb, kicsi igénybevételû alkatrészek, tengelyecskék, csavarocskák...Nagy szénatomszámú(C50,C55,C60) nagyobb igénybevételû tengelyek, csapok anyagai, felületi edzéssel kopásállóságuk növelhetõ b. Ötvözött acélok: Az ötvözõk növelik az átedzhetõ szelvényátmérõt, megeresztésállóság (szilárdságnövelés), megeresztési ridegség csökkentése, fajlagos ütõmunka csökkenése  Mn-nal ötvözött: Növeli az átedzhetõ szelvényátmérõt, olcsó ötvözõ, közepes igénybevételû ékék, reteszek, fogaskerekek  Cr-mal ötvözött:Leggyakoribb ötvözõk, erõsen növeli az átedzhetõ átmérõt, és a folyáshatárt.Közepes igénybevételû hajtóalkatrészek, és tengelyek. Nagyfrekvenciás edzéssel jól gérgesíthetõk, de megeresztés után gyors hûtés szükséges, mert hajlamos a megeresztési ridegségre.  Cr-Mo-nel ötvözött:A Mo megszûnteti a krómacélok megeresztési ridegségre való hajlamát. A Cr, és a Mo erõs karbidképzõ: magasabb hõmérsékleten lehet megereszteni. Nagy szilárdság, jó szívósság. Nagy, fárasztó, ütésszerû igénybevételeknek kitett alkatrészek anyaga. 38Cr2  Cr-V-mal ötvözött: Olcsóbb, mint a CrMo, de szívóssága is kisebb. Csavarok, csavarkulcsok, hajtórudak anyaga. Pl.:51CrV4  Ni-Cr-Mo-(V)-mal ötvözött:Nagy daraboknál, ahol a gyors hûtést nehéz megvalósítani. A Ni csökkenti a képlékeny-rideg átmenet hõmérsékletét. Megnõ az átedzhetõ szelvényátmérõ akár 150mm-re. Pl.:Hajtómotorok, stabil kovácssajtók, nagy terhelésû berendezések forgattyústengelyének anyaga. Pl.: 36CrNiMo4 Betétben edzhetõ acélok: Cementálással, és az azt követõ betétedzéssel nagyobb keménység érhetõ el, mint a nemesíthetõ acélok felületi edzésével(60-63HRC)  Kis méretû, kis szilárdsági igénybevételû alkatrészek:Csapok, rugók, fogasferekek. Ötvözetlen, kis C tartalmú acélok alkalmazása (C10, C15) 30mm átmérõig 55-60HRC  Közepes méretû, és igénybevételû darabok:(perselyek, csapok, fogaskerekek, bütyköstengelyek) 1%körüli Cr-Mo ötvözetek Pl.BC2, BC3 40-60mm átmérõig  Különlegesen nagy dinamikus igénybevételeknek kitett alkatrészek:Nagy felületi szilárdság, és szívós mag is kell. Cr-Ni ötvözetek, pl.:BNC2, BNC5, BNCMo2 Nitridálható acélok: Olyan ötvözõk jelenléte szükséges, melyek nitrogénnel igen kemény és stabil nitrideket képeznek. (Al, Ti, Cr, Mo, V, W) Úgy kell nemesíteni nitridálás elõtt, hogy a megeresztési hõmérséklet magasabb legyen, mint a nitridálási hõmérséklet. Nagy hõmérsékleten üzemelõ alkatrészek, csapok, bütyköstengelyek. Pl.:31CrMo12, 34CrAlMo5 4, 41CrAlMo7 4 Szerszámacélok: a) Ötvözetlen szerszámacélokacélok: Az acél keménységét a martenzit biztosítja, mely gyors hûtéssel állítható elõ. Pl.:S jelû acélok: S45, S60, S91, S121...Vésõk, ollók, pontozók, reszelõk anyaga. b) Ötvözött szerszámacélok: Hidegalakító szerszámacélok: Fõ követelmény a kopásállóság, és a nagy felületi terhelhetõség. Keménység, és kopásállóság karbidképzõ ötvözõkkel:Cr, Mo, W Átedzhetõ átmérõ: Cr, Mn. 14


Kések, pengék, reszelõk: K4, K5; Zömítõ, sajtoló, hengerlõ folyatószerszámok:K8, K9, Csigafúrók, marók, fémfûrészek, esztergakések: W6, W9 Melegalakító szerszámacélok:Melegsüllyesztékek, sorjázók, kisajtolószerszámok, melegvágók. Hõállónak, melegszilárdnak, és nagy hõmérsékleten is kopásállónak kell lennie, és jó átedzhetõség is követelmény. Kisebb széntartalom, Si, Mn, Ni, W, V ötvözõk. Pl.:Nagyméretû süllyesztések:NK-55NiCrMo6-3; Nyomásos öntõszerszámokK13X40CrMoSiV5-4; Kisajtoló szerszámok:W3-30WCrV18-9 Kokilla, nyomásosöntõ szerszámok:K13-X40CrMoSiV5-5  Gyorsacélok: Nagy sebességgel dolgozó megmunkáló gépek alapanyaga. A szerszám éle a megmunkálás során 600°C-ra is felmelegedhet. Nagy melegkeménység, melegszívósság megkövetelendõ. Ötvözõi: Cr-átedzhetõséget növeli, W, Mo, V-Melegkeménység, kopásállóság, karbidképzés, Co-Megeresztésállóság, hõvezetõképesség növelése  Korrózióálló acélok:A felületen keletkezõ oxidhártya nem elég tömör, hogy elzárja a külsõ közegtõl. Olyan ötvözõ kell, mely az acél felületén vékony, jól tapadó korrodálóanyagtól elzáró réteget hoz létre.(passzivál) Pl.Cr, Al pl.20%Cr, sok 10%Nikkel, Mo, Cu, Mn. Minél kisebb C tartalom a kedvezõ, így ritkább a karbidkiválás, mert nagy C tartalom esetén a Cr a karbonnal karbidot képez, mely a kristályközi korrózió kiindítója. Csökkenõ széntartalom mellett a Ni tartalomnak nõnie kell.

Material choice:

Nemesíthetõ acélok: C22E, C22R, C25_, C30_, C35_, C40_, C45_, C50_, C55_, C60_,28Mn 6, 38Cr 2, 38CrS 2, 46Cr 2, 46CrS 2, 34Cr 4, 34CrS 4, 37Cr 4, 37CrS 4, 41Cr 4, 41CrS 4, 25CrMo 4, 25CrMoS 4, 34CrMo 4, 34CrMS 4, 42CrMo 4, 42CrMoS4, 50CrMo 4, 36CrNiMo 4, 34CrNiMo 6, 30CrNiMO 8, 36NiCrMo 16, 51CrV 4

Nitridálható acélok: magas hõmérsékleten is kopásálló, Méretpontos alkatrészek készíthetõk ( nincs allotrop átalakulás ) 24CrMo 13-6, 31CrMo 12, 32CrAlMo 7-10, 31CrMoV 9, 32CrMoV 12-9, 34CrAlMo 7-10, 41CrAlMo 7-10, 40CrMoV 13-9, 34CrAlMo 5-10

Betétben edzhetõ acélok:

15


C10, C10E, C10R, C15_, C16_, 17Cr 3, 17CrS 3, 28Cr 4, 28CrS 4, 16MnCr 5, 16MnCrS 5, 16MnCrB 5, 20MnCr 5, 20MnCrS 5, 18CrMo 4, 18CrMoS 4, 22CrMoS 35, 20MoCr 4, 20MoCrS 4, 16NiCr 4, 16NiCrS 4, 10NiCr 5-4, 18NiCr 5-4, 17CrNi 6-6, 15NiCr 13, 20NiCrMo 2-2, 20NiCrMoS 2-2, 17NiCrMo 6-4, 17NiCrMoS 6-4, 20NiCrMoS 6-4, 18CrNiMo 7-6, 14NiCrMo 13-14

Szerszámacélok: Hidegalakító:105V, 50WCrV8, 60WCrV8 105V, 50WCrV8, 60WCrV8

102Cr6 102Cr6 21MnCr5, 70MnMoCr8, 90MnCrV8, 21MnCr5, 70MnMoCr8, 90MnCrV8, 95MnWCr5 95MnWCr5 X100CrMoV5, X153 CrMoV12 , X210Cr 12, X100CrMoV5, X153 CrMoV12 , X210Cr 12, X210CrW12 X210CrW12 ,35CrMo7, 40CrMnNiMo 8 35CrMo7, 40CrMnNiMo 8 – 6 – 4, 4, 45NiCrMo16 45NiCrMo16 ,X40Cr14, X38CrMo16 Melegalakító: 55NiCrMoV 7, 32CrMov, X37CrMoV 5 – 1, X38 CrMoV 5 – 3, X40 CrMoV 5-1 50CrMoV 13 -15 X30 WCrV 9 – 3, X35 CrWMoV 5 38CrCoWV 18 - 17 -17

C-sorozat: ötvözetlen

C30 felett: lehet nemesíteni (szívós anyagok) C10 körül: alacsony karbontartalom (betétedzhetõ) A nemesítés biztosítja a szívós magot, a felületi edzés biztosítja kopásállóságot a felületen

szénacél

CrMo: korrózióálló, általában nemesíthetõ acél, jól hegeszthetõ Szerszámacél: Ti, Va, és még sok ötvözõ...(x sorozat, r(rapid)sorozat)

Figyelembe kell venni a magasabb ötvözõtartalmat→ nem normalizálható, mert levegõn hûtve is beedzõdik. →Kemencében hûtve lágyítani kell. Ausztenitesítési hõmérséklet fölé 1200°C több lépésben, kíméletesen hevítjük, sófürdõben 500°C-ra hûtjük a teljes kiegyenlítõdésig, majd levegõn hûtjük. Automata acél: nagysorozatú gyártás, ólom, kén ötvözõ, jól törik a forgács. K...sorozat: Bélyegek, körkések

Hajtókar: Nemesíthetõ acél, 20mm-ig lehet szénacél, afölött ötvözött Forgattyús tengely: Süllyesztékes kovácsolt elõgyártmány, kérgesített felület Fogaskerék: betétben edzhezõ Karbon hatása

Növekvõ C-tartalommal csökkennek a szívósságát jellemzõ mérõszámok (ütõmunka, alakváltozó képesség), szilárdságot növeli, csökkenti a kritikus lehûlési sebességet, Edzett állapotban: Szilárdság nagymértékben nõ 16


Alapalkotók hatása

Mn: dezoxidens, S – tartalom csökkentésére, 1,7 % felett ridegít Si: dezoxidens, ridegít S < 0,07 % csillapíttatlan acél S 0,12 % csillapított az acél S: vöröstörékenységet okoz, hegesztésnél kristályosodási repedést okoz O: ridegít, öregedést elosegíti N: öregedést okoz H: pelyhesedést okoz

Az ötvözok általában növelik az átedzheto átmérot, megeresztésállóság(szilárdságnövelés,)Megeresztési ridegség csökkentése Karbidképzo ötvözok: Mn, Cr, Mo, W, Nb, V, Zr, TiA karbidképzok növelik amelegszilárdságot is, mert a rekrisztallizációs homérsékletet növelik Ötvözok oldódása az acélban Az ötvözok általában szubsztitúciósan oldódnak a vasban Korlátlanul oldódik a: Cr és a V Korlátoltan oldódik:Co 75% Ni 34% Si 14 % Mn 10% Mo 32% W 32% Ti 6% Cu < 1% Nem oldódik: Pb, Ag Intersztíciósan oldódik: C, N, O, B Az ötvözok a rácsot torzítják, így a szilárdságot növelik Az ötvözok a képlékenységet általában rontják Nemesítéskor is kedvezo a hatásuk

17

I. Fémes szerkezeti anyagok:

Recommend Documents