Hegesztési ismeretek Szerző: Dobránszky János 1–3 . fejezet
Krúdy Gyula (Varga Imre műalkotása Siófokon; anyag: hegesztett rozsdamentes acél)
1
Hegesztési ismeretek 1 A hegesztéshez kapcsolódó alapfogalmak 1. Szerző: Dobránszky János
A hegesztés helye a járműipari gyártásban A gyártási eljárások családokba és osztályokba sorolhatók Kötésii eljárások Köté ljá á k családja ládj Alakadási Al k dá i eljárások ljá á k családja ládj Kötőelemes kötések osztálya, Elsődleges alakadási eljárások: Ragasztási eljárások osztálya, osztálya Öntési eljárások osztálya, osztálya Forrasztási eljárások osztálya, Fröccsöntési eljárások osztálya, Hegesztési eljárások osztálya. Porformázási eljárások j osztálya, y Képlékenyalakítási eljárások oszt. Kompozit-gyártási eljárások oszt. Tulajdonságmódosító k kezelési lé i eljárások ljá á k családja ládj Külö l Különleges eljárások ljá á k Hőkezelési eljárások osztálya, (pl. prototípusgyártás, 3D, AM). Mechanikai felületkezelések Másodlagos Másodlagos, (pl. polírozás), alakmódosító eljárások: Festési eljárások osztálya, Forgácsolási eljárások osztálya. Elektrokémiai felületkezelések (galvanizálás).
A kötéstípusok p általános áttekintése
A járműgyártásban az alkatrészek összeszerelésére különféle kötési eljárásokat j lehet alkalmazni. Ezek lehetnek állandó vagy gy ideiglenes, g alakkal vagy anyaggal záró kötések, illetve oldható vagy oldhatatlan kötések. Az állandó kötéseket nem lehet szétszerelni roncsolás nélkül. A hegesztés, h té a fforrasztás tá éés a ragasztás tá áll állandó, dó oldhatatlan, ldh t tl anyaggall záró kötések.
Alapfogalmak p g Hegesztés Az anyagok közötti hegesztett kötések létesítésére szolgáló eljárás. Tágabb értelemben: „felépítő” jellegű alakadási eljárás az alkatrészek közötti hegesztett kötések létrehozásával.
Hegesztett kötés A hegesztett g kötés két vagy gy több,, munkadarab között (ömlesztő- vagy sajtolóhegesztéssel) létesített állandó, oldhatatlan és folytonos kohéziós kapcsolat. A hegesztés ekkor kötőhegesztés. Hegesztett kötésnek tekintendő a munkadarab felületén kohéziós kötéssel kapcsolódó felületi réteg is, is amely felrakóhegesztéssel, felrakóhegesztéssel javítóhegesztéssel javítóhegesztéssel, illetve felületátolvasztással jöhet létre. A hegesztett kötésben gy a felület eredeti kontúrjai. j eltűnnek a munkadarabok vagy Az érvényben lévő szabvány: MSZ EN ISO 17659:2004 „Hegesztés. Hegesztett kötések többnyelvű fogalommeghatározásai ábrákkal
Alapfogalmak p g Ömlesztőhegesztés Erőhatás nélküli nélküli, hegesztőanyaggal vagy a nélkül végzett végzett, helyi megömléssel járó hegesztési folyamat, amelynek során a beolvadási felületnek meg kell olvadni.
Sajtolóhegesztés Olyan hegesztési eljárás, amelynek során megfelelő mértékű külső erőhatást alkalmaznak annak érdekében, hogy az mindkét érintkező felületen többékevésbé képlékeny alakváltozást okozzon, általában hegesztőanyag hozzáadása o áadása nélkül. é ü Az illeszkedő es edő felületeket e ü ete et hevíteni e te is s lehet e et a kötéskialakítás megkönnyítése érdekében.
Illesztési felület A munkadarabnak az a felülete, amelyet a másik munkadarab felületével érintkezésbe kell hozni a kötés létrehozásáért.
Alapfogalmak Alapanyag: Kötőhegesztésnél és forrasztásnál az összekötendő munkadarabok anyaga, felrakóhegesztésnél a felhegesztett réteg hordozójának anyaga anyaga.
Varrat: A hegesztett kötésnek az alapanyaghoz sem és a hőhatásövezethez sem tartozó,, a kötés kohézióját j biztosító része. Fémes anyagoknál: varratfém. A hegesztett kötés fő részei
Hőhatásövezet: Az alapanyagnak az a meg nem olvadt része, amelyben a hőfolyamat hatására a mikroszerkezeti átalakulások játszódnak le. Az allotrop átalakulást mutató anyagokban kb a hőh hőhatásövezet tá ö t több zónára tagolható a hőfolyamat okozta mikroszerkezeti változási sajátosságok alapján.
Alapfogalmak p g Hegesztőanyag A hegesztés folyamán külön adagolt vagy előre elhelyezett elhelyezett, a varrat tömegének és tulajdonságainak biztosításához szükséges anyagok. Fémes anyagok hegesztésekor a következő hegesztőanyagfajtákat alkalmazzák:
Bevonatos elektróda Portöltésű csőelektróda Tömör huzal Portöltésű (porbeles) huzal Tömör szalagelektróda Portöltésű szalagelektróda Hegesztőpálca Hegesztőgyűrű H Hegesztőfólia tőfóli
Fedőpor Aktiválópor Beolvadópor Védőgáz Gyökvédőgáz
Az itt felsorolt hegesztőanyagok jellemzése az egyes hegesztési eljárások ismertetésekor é kerül ü napirendre.
Alapfogalmak p g Ömledék vagy hegfürdő Az ömlesztőhegesztésnél kialakuló folyadék fázis tartománya tartománya. Megszilárdulásával keletkezik a varrat, fémes anyagoknál a varratfém. Ömledéknek nevezik gyakorta, de helytelenül a csak a hegesztőanyag (alapanyag nélküli) leolvadása során létrejött tiszta heganyagot is is. A varrat tulajdonságaira erős hatást gyakorol a δ alapanyaghányad: hegesztőanyag nélküli hegesztéskor ez 100%. A gyöksor hegesztésekor j ll jellemzően ő 30% 30%, a töltővarratoknál töltő t k ál 5 5–15%, 15% a mély él beolvadású b l dá ú h hegesztési té i varratoknál akár 65–95% is lehet.
Az ömlesztőhegesztéssel készített varrat keresztmetszeti vázlata
Alapfogalmak p g Beolvadás, beolvadási mélység Az alapanyag eredeti felülete és a megszilárdult varrat– alapanyag határvonala közötti legnagyobb távolság a varratkeresztmetszeten mérve. Összeolvadási határ Az ömledékzóna és a hőhatásövezet közötti határ határ. A villamos ívhegesztéseknél a beolvadási mélységet erősen befolyásolják az alkalmazott hegesztési eljárás jellemzői jellemzői.
Egymás mellé helyezett varratsorok keresztmetszeti képe
Alapfogalmak p g Varratsor, hegesztési sor, sor (gyöksor, töltősor, takarósor) Ömlesztőhegesztésnél a hőforrás egyszeri elmozgatása eredményeként megolvasztott vagy lerakott, majd megszilárdult fémes anyag. A varratfém lehet egysoros vagy többsoros. A varratsoroknak a varrat hossztengelyével párhuzamos elhelyezési sorrendje a varratsorrend. varratsorrend A varratfém felépítésének megfelelően a varratsor kerülhet a gyökbe, a töltőrétegekbe és a takarórétegbe. Hegesztési réteg, varratréteg, réteg A varratfémnek a gyök és a koronaoldal középvonalát összekötő egyenesre merőleges síkokban egymás mellé hegesztett varratsorok alkotnak egy-egy réteget az ömlesztőhegesztésnél. Egyrétegű, egysoros varratnál a hegesztési g réteg g és a varratsor azonos. Többsoros és többrétegű g varratoknál, átfedéses varratoknál (kaszkád) az utóbb lerakott sorokba és rétegekbe az előzőleg lerakott sorokból és rétegekből is van beolvadás. A hegesztési rétegek elkészítésének sorrendje a rétegrend.
Alapfogalmak: p g varratsorok és rétegek g
A varratfelépítés keresztmetszeti vázlata. A hegesztési technológia megtervezésekor a varratsorok elhelyezési sorrendjét is meg kell adni
Alapfogalmak: varratsorok és rétegek
A varratsorok elhelyezése a többsoros és a többrétegű varratokban nem tetszőleges sorrendben és helyre hegeszthető. A bemutatott példák szemléltetik a hegesztőanyag-hozzávezetés célszerű módját is a sarokkötések hegesztésekor.
Alapfogalmak p g Gyök A hézagot – leélezéssel előkészített alapanyagoknál a gyökhézagot is magába foglaló tartomány, ahová az első hegesztési réteg kerül ömlesztőhegesztésnél. Gyökvarrat A gyökhézagba elsőként kerülő hegesztési réteg a többrétegű varratok hegesztésekor ömlesztőhegesztésnél. Takaróvarrat (koronaoldali és gyökoldali) A koronaoldalt fedő utolsó réteg g hozza létre a takaróvarratot. A gy gyökvarratra esetenként hegesztett takarósora gyökoldalit pedig a gyökoldalra hegesztett utolsó varratsor.
A varratdudor képe felülnézetből
A hegesztési g helyzetek y Szabvány: MSZ CEN/TR 14633:2004 „Hegesztés. Hegesztési helyzetek. Az é é érvényes nemzetközi, tkö i európai ó ié és amerikai ik i jjelölések lölé k ö összehasonlítása” h lítá ” Kétféle jelölés: a) ANSI, AWS, ASME IX, b) EN ISO 6947 szabvány szerint
Tompakötésekre Vízszintes helyzet Haránt helyzet Függőleges felfelé hegesztés gg g felfelé hegesztés g Függőleges Fej feletti helyzet Függőleges felfelé hegesztés (a cső áll) Függőleges felfelé hegesztés (a cső áll) Ferde helyzet (rögzített cső), hegesztés felfelé Ferde helyzet (rögzített cső), hegesztés lefelé
ANSI
EN
1G 2G 3G 3G 4G 5G 5G 6G 6G
PA PC PF PG PE PF PG H-L045 J-L045
Az értelmezést elősegítő vázlatok a következő oldalakon találhatók.
A hegesztési g helyzetek: y tompakötések p
A hegesztési g helyzetek: y sarokkötések
A hegesztési g helyzetek y jjelképei p A hegesztőanyagok gyártói adatlapjain általánosan elterjedt a pozícióhegesztésre való alkalmasságnak piktogramokkal való jelölése.
Példa a „pozícióhegesztésre” Villamostávvezeték-oszlop helyszíni hegesztése
Hegesztési ismeretek 2 A hegesztett kötések típusai 2. Szerző: Dobránszky János
A hegesztett kötések típusai
Hegesztés. Hegesztett kötések többnyelvű fogalommeghatározásai ábrákkal (MSZ EN ISO 17659:2004)
A szabványban rögzített kötéstípusok száma kilenc; vázlatukat lásd a következő diákon
A hegesztett g kötések típusai p
A kötések az összehegesztendő g alkatrészek egymáshoz gy képesti p helyzete y alapján határozandók meg!
A hegesztett g kötések típusai p
A kötések az összehegesztendő g alkatrészek egymáshoz gy képesti p helyzete y alapján határozandók meg!
Élelőkészítés I-, V- (Y-) és U-varrathoz
I-varrat
Y-varrat alátéttel V-varrat
U-varrat
A élelőkészítés Az él lőké íté a középvastag kö é t (s ( > 3 mm)) éés a vastag t ((s > 8 mm)) llemezekk öösszeillesztés ill té éés hegesztés előtt elvégzendő művelete. A tehergépkovsik, vasúti járművek gyártásában gyakran előforduló feladat.
Élelőkészítés sarokvarratokhoz S Sarokvarrat ((T-kötés) öé )
Kétszeresen leélezett tompavarratos T-kötés
Az élelőkészítés szabályai, y ppéldák
Egy oldalról készítendő hegesztési varratokhoz varratokhoz. A sorszámokkal megadott hegesztési eljárások megnevezése a következő fejezetben található
Az élelőkészítés szabályai, y ppéldák
Két oldalról készítendő hegesztési varratokhoz varratokhoz. A sorszámokkal megadott hegesztési eljárások megnevezése a következő fejezetben található
Élelőkészítés peremvarratokhoz
A peremek kialakítása lemezalakítási műveletekkel történhet. A peremek pontossága, t á ill illeszkedése, k dé ti tisztasága t á nagyban meghatározza a hegesztett kötések megfelelőségét.
A tompa- és a sarokkötés részei
Tompakötés
Sarokkötés
A tompavarrat részei
Mindhárom ábrán tompavarrat p látható,, de csak a bal oldali és a középső kötés tompakötés, míg a jobb oldali: T-kötés
Hegesztési ismeretek 3 Ah 3. hegesztési té i eljárások ljá á k Szerző: Dobránszky János
A hegesztési eljárások felosztása A hegesztési eljárások osztályozását tartalmazó MSZ EN 4063 szabványnak jelenleg a 2016 2016-ban ban kiadott változata van hatályban. hatályban Az utolsó magyar nyelvű változata 2000-ben jelent meg, de már hatályos. Ugyancsak hasznos műszaki dokumentum, a 2005-ben kiadott: MSZ EN 14610:2005 Hegesztés és rokon eljárásai. A fémhegesztési eljárások fogalommeghatározásai. Ez a szabvány a fémek hegesztésére fogalmaz meg definíciót; „A fémek hegesztése olyan eljárás, amely hő vagy nyomás, illetve mindkettő segítségével természetes folytonosságot létrehozva egyesíti a fémeket. A hegesztéshez az alapanyagéval közel azonos olvadáspontú hegesztőanyag adható, de nem szükséges. A hegesztéssel létrehozott kötés a hegesztett kötés.” Minden hegesztési eljárásnak saját számjele van, van amelyekre a továbbiakban példák is lesznek láthatók.
A hegesztési eljárások felosztása 1. Rendeltetés szerint Kötőh Kötőhegesztés té Felrakóhegesztés Javítóhegesztés 2. A kötésképződés mechanizmusa szerint Ömlesztő hegesztés Sajtolóhegesztés 3. A kivitelezés módja szerint Kézi hegesztés Részben gépesített Gépesített Automatizált R b t ít tt Robotosított
4. A kötéshez szükséges energia f á (fi forrása (fizikai ik i jjelenség) l é ) szerint i t I. Szilárd test II. Folyadék III. Gáz IV. Villamos kisülés V. Sugárzás g VI. Mozgó tömeg VII. Villamos áram VIII. Egyéb Az I–IV. esetben az energia közvetlenül adódik át a hegesztendő anyagnak anyagnak, míg az V–VII. esetében a fizikai hatás magában az anyagban kelti a hőt, illetve a mechanikai energiát energiát.
A hegesztési eljárások felosztása rendeltetés szerint Kötőhegesztés – felrakóhegesztés - javítóhegesztés
A hegesztési eljárások felosztása rendeltetés szerint felrakóhegesztés - javítóhegesztés A felrakóhegesztéssel egy felületre viszünk fel az alapanyagtól eltérő anyagminőségű anyagot. A javítóhegesztés jellemzően a károsodott alkatrész megjavítása hegesztéssel. Balra: szoborfelirat Lent: kopott talajfúrófej vágóélei javítva
A hegesztési eljárások rendszerezése Sajtolóhegesztések A sajtolóhegesztés olyan eljárás, amelyben kellő nagyságú külső erő okoz képlékeny alakváltozást az összehegesztendő felületeken, felületeken általában hegesztőanyag hozzáadása nélkül. nélkül Ömlesztőhegesztés az olyan eljárás, amelyben külső erő alkalmazása nélkül megolvadnak az összehegesztendő felületek; hegesztőanyag hozzáadása lehetséges, de nem szükséges. A hegesztési eges tés eeljárásokat já áso at sszámjelzéssel á je ésse iss aazonosítják, o os tjá , de nem e minden, de , a sszabványban ab á yba megnevezett hegesztési eljárásnak van (már) saját számjele; amelyiknek van, annak a számjele zárójelbe téve áll a neve mögött
II. Szilárdtestes sajtolóhegesztések Hevítőelemes hegesztés Hevítőcsúcsos hegesztés H ítőfú óká h Hevítőfúvókás hegesztés té Hevítőfúvókás, szegfejes hegesztés II. Folyadékos sajtolóhegesztések Öntéses sajtolóhegesztés
IV. Villamos kisüléses sajtolóhegesztések IV Forgóíves sajtolóhegesztés (185) Ívkisüléses ütőhegesztés (77) Í hú á Ívhúzásos csaphegesztés h té (783) Kondenzátorkisütéses, ívhúzásos csaphegesztés (785) Kondenzátorkisütéses, ívhúzásos csaphegesztés gyújtócsúccsal (786)
III. Gázos sajtolóhegesztések Sajtoló gázhegesztés (47)
V. Sugárzásos sajtolóhegesztések (még nem ismeretes ilyen eljárás)
A hegesztési g eljárások j rendszerezése Sajtolóhegesztések VII. Villamos ellenállás-hegesztések (2) VI. Mozgó tömeges Ellenállás-ponthegesztés (21) sajtolóhegesztések Ellenállás-vonalhegesztés Ellenállás vonalhegesztés (22 Hidegsajtoló hegesztés (48) Ellenállás-dudorhegesztés (23) Hidegzömítő hegesztés Ellenállás-tompahegesztés (25) Hátrafolyatásos hegesztés Leolvasztó tompahegesztés (24) Ütközéses hegesztés Nagyfrekvenciás ellenállás-hegesztés (291) Robbantásos hegesztés (441) Mágneses-impulzusos hegesztés Indukciós hegesztés (74) Ell állá Ellenállás-csaphegesztés h té (782) Dö h Dörzshegesztés té (42) Kovácshegesztés (43) VIII. Egyéb energiafajtájú sajtolóhegesztések Ultrahangos hegesztés (41) Diffú ió h Diffúziós hegesztés té (45) Melegsajtoló csővonalhegesztés Plattírozó hengerléses hegesztés
A hegesztési eljárások rendszerezése Ömlesztőhegesztések Az ömlesztőhegesztés olyan eljárások gyűjtő elnevezése, amelyek fő jellemzője az, hogy az összehegesztendő anyagoknak a kötési zónába eső jelentős része megolvad, megolvad egymással, és a szükség esetén adagolt hegesztőanyaggal összekeveredik, majd megszilárdulva létrehozza a varratfémet. I. Szilárdtestes ömlesztőhegesztések IV. Villamos ívhegesztések Bevontelektródás kézi ívhegesztés (111) (még nem ismert ilyen eljárás) Porbeles elektródás, védőgáz nélküli ívhegesztés II. Folyadékos ömlesztőhegesztések F d tt íívű Fedett űh hegesztések té k (12) Ö tőh Öntőhegesztés té Fogyóelektródás, védőgázos Termithegesztés (71) ívhegesztések (13) Nemleolvadó elektródás, védőgázos III. Gázos ömlesztőhegesztések ívhegesztések (14) Gázhegesztés (3) Plazmaívhegesztések g ((15)) Plazma-MIG hegesztés (151) Elektrogázhegesztés (73)
A hegesztési g eljárások j rendszerezése Ömlesztőhegesztések V. Sugárzásos ömlesztőhegesztések V Lézersugaras hegesztés (52) Elektronsugaras hegesztés (51) VI. Mozgó tömeges ömlesztőhegesztések még nem ismert ilyen eljárás VII. Villamos áramos ömlesztőhegesztések Salakhegesztés (72) VIII. Eg VIII Egyéb éb ömlesztőhegesztések ömles tőheges tések Hibrid hegesztések
www.esw-layer.com
Az ömlesztőhegesztett g kötés övezetei Az ömlesztőhegesztett kötés fő részeinek övezetei, zónái: • • • • • • • • •
varratfém, azaz a megszilárdult ömledék (I.), az ömledék keveredése után megszilárdult tartomány (I.a.), keveredés nélküli zóna (I.b.), ( ), epitaxiás kristályosodási zóna (I.c.), részben megolvadt zóna (II.), hőhatásövezet (III.), (III ) fázisátalakulási övezet (III.a.), fázisátalakulás nélküli övezet (III.b.), alapanyag (IV.). (IV )
A pponthegesztett g hegesztett g kötés részei Az ellenállás-ponthegesztéssel készített hegesztett kötésben a következő zónák különíthetők el: A: varratlencse (olvadáspont fölé hevült tartomány) B: záróövezet (nagy képlékenységű) C: fázisátalakulási zóna (pl. (pl ötvözetlen acéloknál acéloknál, ahol T > A1) D: megeresztési és újrakristályosodási zóna E: alapanyag
A meghatározások h tá á k fémtani megközelítésben értelmezik a kialakult kötési zónákat.
Ellenállás-ponthegesztett kötés keresztmetszeti vázlata
