ELLENÁLLÁS DUDORHEGESZTÉS

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR ANYAGSZERKEZETTANI ÉS ANYAGTECHNOLÓGIAI INTÉZET ELLENÁLLÁS DUDORHEGESZTÉS ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK ELEMZÉSE AZ AGGREGÁT GYÁRTÁSBAN SZAKDOLGOZAT Muhari Dávid Neptun kód: XW4WCG 5130 Jászapáti Kinizsi utca 5/a.

2 TARTALOMJEGYZÉK BEVEZETÉS AZ ELLENÁLLÁS-HEGESZTÉSRŐL ÁLTALÁNOSAN Az ellenállás-hegesztések rendszerezése Az ellenállás-hegesztés hőforrása A vezetők belső ellenállása Az érintkezési, illetve átmeneti ellenállás Felülettisztítás A sajtolóerő szerepe az ellenállás-hegesztésben Védelem a levegő gázaival szemben A DUDORHEGESZTÉSRŐL ÁLTALÁNOSAN Kötéskialakítások Kötéskialakítás mesterséges dudorokkal Kötéskialakítás természetes dudorokkal A dudorhegesztés technológiai paraméterei Anyagok dudorhegeszthetősége A dudorhegesztett kötés minősége A dudorhegesztés berendezései A dudorhegesztés főbb előnyei és korlátai Az ellenállás-hegesztés és a VFI eljárás összehasonlítása CSÖVEK MERŐLEGES ÉS PÁRHUZAMOS DUDORHEGESZTÉSÉNEK LEHETŐSÉGEI A DOMETIC ZRT-NÉL AZ ELLENÁLLÁS-HEGESZTÉSI KÍSÉRLETEK ISMERTETÉSE Az előgyártmányok elkészítésének nyomon követése, vizsgálata Az elpárologtató cső legyártása, ellenőrzése Az ammónia cső legyártása, ellenőrzése Munkadarabok összehasonlítása a gyártmányrajzzal mérések útján Az elpárologtató cső esetében... 42

3 Az ammónia cső esetében A hegesztési kísérletek elvégzése A merőleges kötések elkészítése A párhuzamos kötések elkészítése Az ammónia cső és az elpárologtató cső merőleges kötésének további vizsgálata A TECHNOLÓGIAI PARAMÉTEREK MEGHATÁROZÁSA A KRITIKUS MÉRETEK TŰRÉSEINEK MEGHATÁROZÁSA JAVASLATOK A KÖTÉS VIZUÁLIS ÉRTÉKELÉSÉRE, ÉS SZÚRÓPRÓBASZERŰ RONCSOLÁSOS ELLENŐRZÉSÉRE ÖSSZEFOGLALÁS SUMMARY IRODALOMJEGYZÉK KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS... 64

4 - 1 - BEVEZETÉS Az ipar számos területén széleskörűen alkalmazzák az ellenállás-hegesztések csoportjába tartozó dudorhegesztő eljárást. Ennek oka leginkább a könnyű gépesíthetőségben, automatizálhatóságban, termelékenységben, illetve a jól reprodukálható, kiváló minőségű kötések létrehozásának lehetőségében keresendő. Azonban a technológiának vannak korlátai is, amelyek gátat szabnak alkalmazhatóságának. Többnyire az itt felsorolt előnyei miatt tervezi a dudorhegesztés bevezetését bizonyos alkatrészek gyártása esetében a Dometic Zrt. is. A Dometic vállalat Jászberényi telephelyét 2001-ben hozta létre Dometic Hűtőgépgyártó és Kereskedelmi Zrt. néven, amely túlnyomórészt kisebb méretű beépített hűtőszekrények gyártásával és értékesítésével foglalkozik. Egyaránt gyártanak kompressziós és abszorpciós elven működő hűtőszekrényeket is. Az abszorpciós elven működőkben található hőcserélőket, más néven aggregátokat eddig védőgázos fogyóelektródás ívhegesztő és lánghegesztő eljárások segítségével gyártották. A lánghegesztés napjainkban már nagyon kiszorult az iparból, mivel rendkívül kis termelékenységgel közepes vagy gyenge minőségű varratok készíthetők vele. A VFI eljárásváltozatok pedig jelentősen költségesebbek az ellenálláshegesztésnél. Ezért ahol csak lehet, szeretnének áttérni az ellenállás dudorhegesztésre. A szakdolgozatom célja, hogy megvizsgáljam néhány, a Dometic Zrt. által előállított termékekben előforduló kötés esetében az ellenállás-dudorhegesztési technológia alkalmazhatóságát, illetve megállapítsam alkalmazhatóságának feltételeit.

5 AZ ELLENÁLLÁS-HEGESZTÉSRŐL ÁLTALÁNOSAN Az ellenállás-hegesztések a folyékony fázisú sajtolóhegesztések csoportjába tartoznak. Ez azt jelenti, hogy ezen hegesztőeljárások során az összehegesztendő elemekkel közölt hőmennyiségnek köszönhetően a legtöbb ellenállás-hegesztő eljárásnál helyileg megömlesztjük az alapanyagokat, ugyanakkor bizonyos mértékű sajtolóerőt is alkalmazunk, amely elengedhetetlen a megfelelő minőségű kötések létrehozásához. Ellenállás-hegesztés során jellemzően autogén módon, vagyis hozaganyag használata nélkül történik a hegesztés. [1][2] 1.1. Az ellenállás-hegesztések rendszerezése Az ellenállás-hegesztő eljárások csoportosításának szabványos rendszerezését az MSZ EN ISO 4063:2000 szabvány tartalmazza. Ezen eljárások nagyfokú elterjedtsége abból is látható, hogy ebben a szabványban a sajtolóhegesztések csoportjából kivéve különálló kategóriába sorolták. 2 Ellenállás-hegesztések 21 Ponthegesztés 211 Egyoldali (indirekt) ponthegesztés 212 Kétoldali (direkt) ponthegesztés 22 Vonalhegesztés 221 Átlapolt vonalhegesztés 222 Tompavarratos vonalhegesztés 225 Fóliás tompavarratos vonalhegesztés 226 Fóliás átlapolt vonalhegesztés 23 Dudorhegesztés 231 Egyoldali (indirekt) dudorhegesztés 232 Kétoldali (direkt) dudorhegesztés 24 Leolvasztó tompahegesztés 241 Előmelegítéses leolvasztó tompahegesztés 242 Előmelegítés nélküli leolvasztó tompahegesztés

6 Zömítő tompahegesztés 29 Egyéb ellenállás-hegesztő eljárások 291 Nagyfrekvenciás ellenállás-hegesztés Egyszerűbb és szemléletesebb csoportosítási mód a termékgeometria szerinti felosztás. Fontos azonban megjegyezni, hogy bizonyos geometriájú elemeket többféle ellenállás-hegesztő eljárással is össze lehet hegeszteni, mint például átlapolt helyzetű lemezkötést meg lehet valósítani ponthegesztéssel és dudorhegesztéssel is. Az 1. ábra az ellenállás-hegesztések ilyen módon való csoportosítását mutatja be. [1] 1. ábra: Ellenállás-hegesztések geometriai osztályozása [1] Az ábrán az alábbi változatok láthatók: a) átlapolt lemezkötés b) tompa lemezkötés c) tompa rúdkötés d) tompa csőkötés e) rúd/cső keresztkötése, az Fs az alkalmazott sajtolóerő irányát mutatja.

7 Az ellenállás-hegesztés hőforrása Az ellenállás-hegesztő eljárások során a hegesztéshez szükséges hőmennyiséget a munkadarabon átfolyó elektromos áram segítségével biztosítjuk. Ezt elérhetjük az összekötendő elemek közvetlen áramkörbe kötésével, vagy indukciós elven az anyagban indukált elektromos áram segítségével. Az előbbi megoldást jóval gyakrabban alkalmazzák, ezért a továbbiakban azt a változatot részletezem. A munkadarabokon átvezetett áram hatására az anyagok elektromos ellenállásának köszönhetően hő fejlődik az elemekben. [2] A Joule-Lenz törvény értelmében a szilárd fázisú villamos vezetőn a rajta átfolyó áram hatására mennyiségű energia fejlődik. [1][2] t E R = h I(t) 2 t=0 R(t) dt, (1) Ahol: ER: [J] a villamos ellenálláson fejlődő energia, I: [A] az ellenálláson átfolyó áram erőssége, R: [Ω] az ellenállás nagysága, t: [s] idő, th: [s] hevítési idő. Ebből az összefüggésből jól látszik, hogy adott fajlagos ellenállású és geometriájú munkadarabon fejlődött hő mennyisége a rajta átfolyó ka nagyságrendű áram erősségétől és a periódusban mért hegesztési időtől függ. Bármelyik paraméter változtatása ugyanazt eredményezi hőbevitel szempontjából. Ez fontos körülmény a hegesztőeljárás paramétereinek megválasztása során, ugyanis ennek köszönhetően ellenállás-hegesztésnél megkülönböztethetünk kemény, illetve lágy munkarendet. Előbbinél nagy áramerősséget és rövid hegesztési időt, utóbbinál kisebb áramerősséget és hosszabb időt alkalmaznak. Azonban más szempontokat is figyelembe kell venni. Bizonyos anyagtípusok, mint például az alumínium csak kemény munkarenddel, más anyagfajták pedig csak lágy munkarenddel hegeszthetők, ilyenek az edződésre hajlamos anyagok. Továbbá előfordul, hogy azért kell lágy munkarendet alkalmazni, mert a rendelkezésre álló hegesztő berendezés nem alkalmas a kemény munkarend megvalósítására. [2][3]

8 - 5 - Tehát ellenállás-hegesztés során az ellenállásokon fejlődött hőmennyiséget hasznosítjuk. A folyamat szempontjából releváns ellenállás alapvetően kétféle lehet. Az egyik, amit már fentebb említettem az anyagok belső ellenállása, a másik pedig az úgynevezett érintkezési ellenállás. A továbbiakban ezen kétféle ellenállást fogom részletezni. [3] A vezetők belső ellenállása Ahogyan azt már fentebb is említettem, a hegesztési folyamat során keletkező hőmennyiség jelentősen függ a hegesztendő anyag fajlagos ellenállásától. A fémek villamos ellenállása pedig a szabad elektronok számának függvénye, illetve, hogy ezek az elektronok milyen mozgási lehetőségekkel rendelkeznek. Ebből adódik, hogy a különböző fémek fajlagos ellenállása eltérő. A következő táblázat néhány a hegesztési gyakorlatban jelentős szerepet játszó fém villamos ellenállását mutatja be szobahőmérsékleten. [2] 1. táblázat: Különböző fémek fajlagos ellenállása szobahőmérsékleten (20 C) [1] Fém(ötvözet) Rendszám Fajlagos ellenállás, µω mm Vas 26 0,90 1,00 Alumínium 13 0,27 0,28 Réz 29 0,17 0,18 Nikkel 28 0,74 0,90 Ötvözetlen szerkezeti acél - 1,20 1,50 Austenites CrNi acél - 7,00 7,50 NiCr ellenállásötvözet - 10,0 11,0 Azonban a fémek fajlagos ellenállása a hőmérséklet függvényében változik. Minél nagyobb a hőmérséklet, annál nagyobb a fajlagos ellenállás is. A fajlagos ellenállás hőmérsékletfüggése az alábbi képlettel írható föl. [2] ρ T = ρ 0 (1 + β 1 T + β 2 T 2 ) (2) Ahol: ρt: [Ωmm] a fajlagos ellenállás T hőmérsékleten, ρ0: [Ωmm] a fajlagos ellenállás szobahőmérsékleten, β1, β2: a fajlagos ellenállás hőmérséklettényezői, T: [ C] hőmérséklet.

9 - 6 - Léteznek olyan fémötvözetek is, amelyek ellenállása alig változik a hőmérséklet növelésének hatására, de az ellenkezője sokkal gyakoribb. A 2. ábrán ausztenites és ferrit-perlites acél fajlagos ellenállásának hőmérsékletfüggése figyelhető meg. 2. ábra: A belső ellenállás hőmérsékletfüggése [2] A fentebb definiált ρ fajlagos ellenállású és ismert geometriával ( l hossz, A keresztmetszet) rendelkező villamos vezető ellenállása könnyen meghatározható. [2] R = ρ l, (3) A Ahol: ρ: [Ωmm] a vezető anyagának fajlagos ellenállása, l: [mm] a vezető hossza, A: [mm 2 ] a vezető keresztmetszete. Ennek értelmében adott vezető ellenállása egyenesen arányos a vezető hosszával, és fordítottan arányos annak keresztmetszetével Az érintkezési, illetve átmeneti ellenállás Az összehegeszteni kívánt munkadarabokat meghatározott sajtolóerővel összeszorítjuk, így közöttük érintkezési felület jön létre. Villamos áramot vezetve át rajtuk, ezen a felületen feszültségesést tapasztalunk. Ez az ellenállás rendkívül fontos a hegesztés szempontjából, mivel ennek köszönhetően pontosan ott fejlődik hő, ahol a két elemet össze akarjuk hegeszteni. Az érintkezési ellenállás körülményektől függően jóval szélesebb tartományban változhat, mint a belső ellenállás. Az átmeneti ellenállás

10 - 7 - nagyságát befolyásoló tényezők adott anyagpárosítás esetén többek között az érintkező felületek érdessége, a felületeket összenyomó sajtolóerő (a felületi egyenetlenségeket képlékenyalakítás útján megszüntetni képes terhelés jelenléte), a hőmérséklet, valamint a felületek szennyezettségének jellege és mértéke. A 3. ábrán a hőmérséklet és a felületeket összenyomó erő érintkezési ellenállásra gyakorolt hatását lehet megfigyelni. [1][2][3] 3. ábra: Érintkezési ellenállás sajtolóerő és hőmérséklet függése [2] Világosan látszik, hogy az erő és a hőmérséklet növelésével is jelentősen csökken az érintkezési ellenállás. Az anyagok összeolvadásával az átmeneti ellenállás megszűnik. A felületi szennyeződés jelenléte nagy mértékben növeli az ellenállást, és ezzel együtt a kialakult varrat tulajdonságait változtatja. Tehát a jó reprodukálhatóság érdekében elengedhetetlen a felületi szennyeződések eltávolítása. Értelemszerűen a munkadarab és az elektród érintkezésénél is fellép az átmeneti ellenállás, ennek hatása viszont rendkívül káros. Mivel, ha túl nagy mértékű, akkor akár a munkadarab és az elektród összehegedését is eredményezheti. [1][4]

11 Felülettisztítás Az összehegeszteni kívánt elemek felületei sohasem fémtiszták. Azonban ahogy azt az előző fejezetben is említettem a megfelelően egyenletes kötésminőség, és a jó reprodukálhatóság miatt gyakran szükség lehet felülettisztító eljárás beiktatására. [1] A felületi szennyeződések leggyakoribb megjelenési formái: mechanikai (szervetlen) szennyeződések, nedvesség (víz), szerves szennyeződések (zsír, olaj), forgácsolási, alakítási műveletek során alkalmazott hűtő-kenő folyadékok, vegyületszennyeződések (rozsda, reve), adszorbeált felületi gázok. Ezeket a felületi szennyeződéseket eltávolíthatjuk a hegesztési folyamat előtt, vagy magában a hegesztési folyamatban, illetve viszonylag gyakran előfordul ennek a kettőnek a kombinációja. A hegesztés előtti szennyeződés eltávolítást fizikai vagy kémiai úton végzik. Hátránya, hogy a hegesztésig újra beszennyeződhet a felület, valamint a vegyi módszerek rendkívül környezetszennyezők. A legjobb minőséget a sajtolóhegesztés kezdeti fázisában végzett tisztítás jelenti, azonban ez meglehetősen költséges. Ezért találták ki az előbbi két megoldás kombinációját, ahol a nagyobb szennyeződéseket előzetesen távolítják el, a végső tisztítást pedig a hegesztési folyamaton belül végzik, így ötvözve mindkét módszer előnyeit. [1] Vannak olyan eljárások (pl. leolvasztó tompahegesztés) amelyeknél a hegesztési folyamat során végbemenő nagymértékű képlékenyalakítás a szennyezett réteget el tudja távolítani. Ez rendkívül előnyös, mivel így nincs szükség külön tisztítási műveletre. Azonban a legtöbb eljárásváltozatnál a képlékenyalakítás mértéke nem elegendő a szennyeződések megfelelő eltávolításához. [1] 1.4. A sajtolóerő szerepe az ellenállás-hegesztésben Minden ellenállás-hegesztő eljárás során alkalmazunk valamekkora mértékű sajtolóerőt. Ennek legfontosabb szerepe a hegesztési folyamat kezdetén az összehegesztendő felületek közötti megfelelő kontaktus létrehozása képlékeny deformáció révén, egyúttal kiszorítva a káros gázokat a felületek közül, amivel mechanikai védelmet nyújt a levegő gázaival szemben. Valamint felülettisztítási

12 - 9 - feladatokat is elláthat, amennyiben megfelelő mértékű deformáció megy végbe. A kívánt villamos érintkezés létrehozása a felületek közötti átmeneti ellenállások szabályozása miatt rendkívül fontos. A túl nagy kezdeti átmeneti ellenállás, illetve annak későbbi túl gyors csökkenése ugyanis káros hatású. A hegesztési folyamat végén is fontos szerepe van a sajtolóerőnek, folyékony fázisú ellenállás-hegesztés esetén a folyadék megszilárdulásakor szívódási üregek keletkezésének megakadályozása. Továbbá szilárd fázisú hegesztésnél a felületi rétegek atomsíkjait és kristálytani síkjait egymáshoz kell közelíteni, hogy a megfelelő fémes kötés létrejöhessen. Sokrétű feladata miatt a sajtolóerő pontos megválasztása elengedhetetlen a jó minőségű kötések létrehozásához. [1] 1.5. Védelem a levegő gázaival szemben A legtöbb hegesztő eljárás esetén a megömlesztett alapanyagot és hozaganyagot védeni kell a levegő gázaival szemben (O2, N2, H2) azok nemkívánatos fizikai és kémiai hatásai miatt. Hagyományos ömlesztő hegesztő eljárásoknál ezt a védelmet többnyire valamilyen védőgáz áramoltatásával, salakképzéssel vagy vákuum segítségével biztosítják. Ezzel szemben ellenállás-hegesztés során az úgynevezett mechanikai védelmet alkalmazzák. Ennek lényege, hogy az elősajtolási művelet alatt kiszorulnak a gázok az összehegesztendő felületek közül. A módszer hátránya, hogy a felületi egyenetlenségekben megszorul a levegő, amely a felhevült anyag képlékeny alakításával lehet eltávolítani. Azonban néhány eljárásváltozatnál nem következik be az ehhez szükséges mértékű képlékeny alakítás, így a gázok egy része beszorul, majd a hegfürdő megszilárdulásakor gázzárványok képződnek. [1]

13 A DUDORHEGESZTÉSRŐL ÁLTALÁNOSAN A dudorhegesztő eljárások az MSZ EN ISO 4063:2000 szabványban az ellenálláshegesztéseken belül, a harmadik csoportba tartoznak, 23-as kódszámmal. A szabvány két alváltozatba sorolja egyoldali (indirekt) és kétoldali (direkt) dudorhegesztések. Az egyoldali változat esetében az elektródok általában hely hiányában azonos oldalon vannak elhelyezve, párhuzamos tengelyelrendezéssel. A másik változatnál pedig az elektródok az elemek átellenes oldalain, egymással szemben helyezkednek el. A dudorhegesztés lényegében nagyon hasonlít az ellenállás-ponthegesztésre. A legfontosabb különbséget az jelenti, hogy az összehegesztendő munkadarabok a folyamat kezdetekor csak azon a felületrészen érintkeznek, ahol a kötést létre akarjuk hozni. Ennek köszönhetően a hegesztési folyamat során az áramot, és így a fejlődött hőmennyiséget az elemek érintkezése koncentrálja a kellően szűk keresztmetszetre, nem pedig az elektródok. Ez a körülmény termékgeometriától függően sok esetben adott, mint például rudak vagy csövek keresztkötésénél. Abban az esetben, ha ez a feltétel alapból nem áll fönt, ahogyan lemezek ponthegesztésénél, akkor az egyik vagy mindkét elem felületén mesterséges úton dudorokat alakítanak ki. A mesterséges dudorok a hegesztési folyamat végére általában teljesen eltűnnek. Ezzel a technikával az ellenállásponthegesztés számos hátránya kiküszöbölhető. Ugyanis lemezek ponthegesztésénél nagy problémát jelent, hogy a jó kontaktus létrehozásához és az elektromos áram koncentrálásához a lemezeket deformálni kell, amihez nagy elektróderő szükséges, ennek következtében viszont a hegesztési folyamatban fontos érintkezési ellenállás jelentősen lecsökken, valamint az elektródok élettartama is megrövidül. Ezzel szemben dudorhegesztés során a sajtolóerő és áram koncentrálását a kívánt módon kialakított dudorok végzik, így kisebb elektróderő alkalmazásával megvalósítható a megfelelő kontaktus, illetve nagy kiterjedésű sík felületű dudorokat lehet alkalmazni, melyek sokkal nagyobb élettartammal rendelkeznek. Tehát a dudorhegesztés lemezek átlapolt kötése esetén az ellenállás-ponthegesztés továbbfejlesztett változatának tekinthető.

14 Kötéskialakítások Kötéskialakítás mesterséges dudorokkal Mesterséges dudorkialakítást alapvetően kis falvastagságú lemez-lemez, lemezcső, vagy lemez-csap hegesztésénél alkalmaznak, de szinte bármilyen alakú munkadarabok dudorhegesztését meg tudják valósítani mesterséges dudorok kialakításával, ahol az természetes formájában nem áll rendelkezésre. Alapkritérium viszont, hogy a dudor kialakításához szükséges szerszám és a hegesztő elektródok megfelelő módon hozzáférjenek a munkadarabhoz, és rendelkezésünkre álljon a dudorok kialakításához szükséges berendezés. [4][5] A mesterséges dudorokat jellemzően képlékeny hidegalakítással, vágással, esetleg forgácsolással alakítják ki. Mint minden termelő eljárás során, dudorhegesztés esetén is rendkívül fontos kérdés a gazdaságosság. Dudorhegesztő eljárást akkor a leggazdaságosabb alkalmazni, ha a hegesztendő elemet eleve ezen eljárások valamelyikével állítják elő, így nincs szükség külön művelet beiktatására a dudorok kialakításához. Emiatt érdemes alaposan végiggondolni, hogy melyik szerkezeti elemen, hogyan alakítják ki a dudorokat. Az 5. ábrán látható vékonylemezek merőleges kötésénél egyik lehetséges megoldásként alkalmazhatunk képlékenyalakítást, ha eleve kell a munkadarabon ilyen műveletet végezni, de amennyiben nem, akkor költségkímélőbb lehet a másik elem kivágása során kialakítani a dudorokat. [3] A mesterséges dudorok használatának egyik nagy előnye, hogy sok esetben a dudor kialakítása során egyúttal valamilyen mértékben meg is tisztítjuk a munkadarab felületét, így nincs szükség külön tisztító eljárás beiktatására. [1] A dudorok szerepe a hegesztési folyamatban a hegesztett kötés helyének és alakjának pontos meghatározása, valamint az alkalmazott sajtolóerő és hegesztő áram koncentrálása a kívánt térfogatba. Emiatt a dudorhegesztés sikerét, a kötés minőségét az alapvető technológiai paraméterek mellett a dudor elhelyezkedése, alakja, mérete is nagy mértékben befolyásolja. Tehát ezen paraméterek precíz megtervezése elengedhetetlen. [1][6]

15 Az egyik legáltalánosabb vékony lemezek átlapolt helyzetű ellenállás-hegesztése mesterséges dudorok segítségével. A dudorok néhány lehetséges kialakítását a 4. ábra mutatja. Alapvetően gömbsüveg vagy csonkakúp-szelvényű szerszámmal alakítanak ki bizonyos mértékű pontszerű vagy hosszúkás benyomódást. Nagyon kis falvastagságú lemezek hegesztése esetén (s < 0,5 mm) az okoz nehézséget, hogy a dudor a felületek közötti megfelelő kontaktus létrehozásához szükséges sajtolóerő hatására túl hamar összerogyna. Ennek kiküszöbölésére gyűrűs dudorkialakítás javasolt, mivel így nagyobb szilárdságú dudor érhető el. A 3 mm-nél nagyobb falvastagságú lemezek pedig vastagnak számítanak dudorhegesztés szempontjából, mivel ezeknél már az alapanyag képlékeny hidegalakításához szükséges sajtolóerő rendkívül megnő, ezért vastag lemezeken a dudorokat néha melegalakítással kell megvalósítani. Dudorhegesztés során lehetőség van kombinált falvastagságú lemezek összehegesztésére is. A falvastagságok közötti arány akár elérheti a hatot is. Általános szabály, hogy amennyiben az eltérés nem túl nagy (s2/s1 2) akkor a dudorokat célszerű a vastagabb lemezen elhelyezni, míg ennél nagyobb eltérés esetén a vékonyabb lemezen kell kialakítani. A 2. és 3. táblázat nyújt támpontot lemezek átlapolt kötésénél kialakítandó dudorok méreteiről a falvastagság függvényében. [1][2][5][6][7] 4. ábra: Különböző dudorkialakítások síklemezek kötésénél [1]

16 táblázat: Ajánlások a dudorméretre (a méretek mm-ben értendőek) [1] Lemezvastagság Dudorátmérő Dudormagasság Minimális átlapolás Pontátmérő 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5 3,0 1,5 1,75 1,75 2,0 2,25 2,5 3,0 3,5 4,0 4,75 5,5 7,0 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,9 1,0 1,25 1,5 3,0 4,0 4,0 4,5 5,0 5,5 6,2 7,0 9,0 11,0 12,5 17,5 2,8 3,0 3,3 3,5 3,8 4,2 4,5 5,0 5,8 7,2 9,0 11,0 3. táblázat: Ajánlások a dudorméretre 3 mm falvastagság fölött [1] Lemezvastagság, mm Dudorméretek, mm d h R r 3,0 6,9 1,5 5,0 1,7 3,5 7,6 1,6 5,5 1,8 4,0 8,4 1,6 6,0 2,0 4,25 9,1 1,7 6,3 2,1 4,5 9,9 2,0 7,0 2,3 5,0 10,4 2,1 7,3 2,4 5,25 11,2 2,3 7,7 2,6 5,5 11,9 2,5 8,3 2,7 6,0 13,5 2,8 9,3 3,2 Másik népszerű alkalmazása a dudorhegesztésnek a merőleges helyzetű lemezlemez kötés. Ebben az esetben az egyik lemez élfelületét hegesztik hozzá a másik lemezhez. Ahogy korábban említettem, a dudorok mindkét elemen kialakíthatók képlékeny hidegalakítással vagy a dudort tartalmazó kontúr kivágásával (leggyakrabban lézersugaras vágással). Ennek kiválasztását általában az előgyártmány készítésének technológiája határozza meg, hogy melyik megoldás a gazdaságosabb. [1][3] 5. ábra: síklemezek merőleges kötése [3]

17 Gyakran előfordul az iparban lemez-csap kötésének létrehozása ellenálláshegesztéssel. Nem túl nagy igénybevételű, kisebb geometriai méretekkel rendelkező csapok merőleges helyzetű lemezhez hegesztése. Ez alapvetően a 782-es számjelű önálló csoportba sorolt ellenállás-csaphegesztő eljárásváltozat, amely lényegében dudorhegesztő eljárásnak tekinthető. Annyi különbséggel, hogy csaphegesztés során általában speciális kézi berendezést alkalmaznak. Abban az esetben, ha a hordozhatóság nem követelmény, akkor dudorhegesztő gépeken ajánlott végezni a hegesztést, mert így nagyobb termelékenység, jó automatizálhatóság, és egyenletesebb kötésminőség érhető el. A csap végének és a lemez kialakítása az elemek méretétől, illetve a várható terhelésektől függően különböző lehet. A csap végén kialakított dudor legtöbbször gyűrű alakú, de előfordul sík, gömb, kúp, és csonkakúp formájú is. A 6. ábrán ezen kötéskialakítások láthatók hegesztés előtti és utáni állapotban. [3] 6. ábra: Csap lemezbe hegesztésének geometriai változatai [3] Kötéskialakítás természetes dudorokkal A természetes dudorkialakítás azt jelenti, hogy az összehegesztendő elemek geometriájából adódóan alapból megvalósul az a feltétel, hogy az összehegesztendő elemek a folyamat kezdetén csak azon a felületen érintkeznek, ahol a kötést létre akarjuk hozni. Nincs szükség a munkadarabok geometriájának megváltoztatására. Ilyen elempárosítások alapvetően a csövek, rudak összehegesztése, illetve csövek, rudak lemezhez hegesztése, hiszen ezekben az esetekben az egyik vagy mindkét elem

18 körszelvényű kialakítása biztosítja az egy pont vagy vonal mentén történő összeillesztést. Az ilyen módon érintkező munkadarabokon átvezetett áram hőt fejleszt, ennek hatására az alapanyagok kis térfogaton megömlenek, majd a meghatározott méretű sajtolóerő bizonyos mértékig összenyomja az elemeket. [1][3][5] 7. ábra: Csövek, rudak merőleges kötésének dudorhegesztése [3] A fent említett elempárosításokat leggyakrabban hálószerű alkatrészek gyártásánál (hálóhegesztés) alkalmazzák, mivel ezeket a termékeket nagy termelékenységgel lehet jó minőségben legyártani ezzel az eljárással. Ilyen termékek például a vasbetonszerkezetek, acélvázak, létrák, kosarak, mezőgazdasági gépek alkatrészei és különböző könnyűipari termékek. A felhasznált huzal anyaga lehet hidegen vagy melegen alakított. Az alapanyag lehet lágyacél, korrózióálló acél, réz és nikkel ötvözet is felhasználástól függően, illetve bevonattal rendelkező elemek is hegeszthetők, de a kötés helyén a bevonat sérülése általában elkerülhetetlen. Tehát a háló elemi része huzalok vagy csövek keresztkötése. Két kör keresztmetszetű huzal merőleges összeillesztésekor pontszerű érintkezés alakul ki, amely a sajtolóerő következtében foltszerűvé nő. Az alapanyagok hegesztőárammal történő felhevítése után képlékenyen egymásba nyomódnak. Az összenyomódás mértéke, vagyis a relatív összenyomódás (a kisebb átmérőre vonatkoztatva) egy igen fontos paramétere ennek az eljárásnak. Ezen paraméternek van egy optimuma, vagyis a nyírószilárdságot ábrázolva a relatív összenyomódás függvényében egy maximumos görbét kapunk. Ahogy a 8. ábrán látható

19 körülbelül 50-60%-os összenyomódásnál kapjuk a legjobb szilárdságot, ennél jobban esetleg esztétikai okból érdemes összenyomni. Az alkalmazandó sajtolóerő, hegesztő áram és hegesztési idő a hegesztendő anyagminőségektől, az elemek geometriai méretétől, illetve a kívánt összenyomódás mértékétől függ. A 4. táblázat tartalmaz erre vonatkozó ajánlásokat különböző huzalátmérők esetére. A táblázatban feltüntetésre kerültek az adott esetekben mérhető nyíróerő értékek is, amelyek igazolják, hogy 50-60%-os relatív összenyomódás esetén érhető el a legjobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkező kötés. [1] 4. táblázat: Paraméterajánlások rudak dudorhegesztésére [1] Huzalátmérők, d1+d2, mm Relatív összenyomódás, h, % Hegesztési idő, th, s Sajtolóerő, Fe, kn Áramerősség, Ih, ka Nyíróerő, Fny, kn ,12 0,22 0,36 0,52 0,72 0,92 1,30 0,38 0,65 0,88 0,90 1,30 1,69 1,8 2,0 2,2 1,24 1,90 2,38 2,74 3,98 4,87 5,1 5,7 6,0 2,34 3,86 5,20 4,62 6,74 8,32 11,1 12,2 13,0 3,66 6,54 9,35 6,53 9,56 12,00 19,9 21,7 22,9 5,21 9,93 14,84 8,48 12,46 16,00 31,4 34,1 36,0 6,98 14,05 21,66 10,47 15,42 20,22 45,6 49,4 52,0 10,08 21,56 34,38 13,52 20,00 27,06 72,0 77,7 81,8 8. ábra: A nyíróerő értéke a relatív összenyomódás függvényében [1]

20 ábra: Huzalhegesztő célgép elvi vázlata [3] 2.2. A dudorhegesztés technológiai paraméterei A dudorhegesztés technológiai paramétereit az összehegesztendő anyagminőségek, falvastagságok, dudorkialakítások, munkadarab geometria, illetve az egyidejűleg hegesztendő varratok száma szerint választjuk meg. [8] Az ellenállás dudorhegesztés fő paraméterei [9]: Áramerősség Elektróderő Hegesztési ciklus Alkalmazott elektród Áramerősség: Dudorhegesztés során több ka nagyságú elektromos áramot alkalmazunk, de ez az áramerősség általában kisebb (azonos körülmények mellett), mint ponthegesztés esetén. A 4. és 5. táblázat tartalmaz ajánlásokat áramerősségre néhány esetben. Az alkalmazott áramerősség leginkább az alapanyag elektromos ellenállásától és geometriájától függ. A hegesztés során a dudor gyorsan felmelegszik, és túlzott áramerősség esetén kifröccsenést és a dudor hirtelen összerogyását okozza. Azonban az áramerősségnek minimum olyan nagynak kell lennie, hogy létrejöjjön egy elegendően

21 nagy térfogatú megömlesztett övezet. Több varrat párhuzamos hegesztése esetén az áram hozzávetőlegesen annyiszorosa ahány varratot készítünk. [8][9] Elektróderő: Az elektróderőnek legalább akkora nagyságúnak kell lennie, hogy képes legyen a dudort az alapanyagba lapítani, illetve természetes dudor esetén az elemeket egymásba nyomni. A túl nagy elektróderő a dudor idő előtti összenyomódását okozza, ennek következtében az alapanyagok nem megfelelő megömlése szabálytalan, gyűrű alakú heglencsét, és rossz szilárdságú kötést eredményez. Szintén a 4. és 5. táblázatban láthatunk ajánlásokat az alkalmazandó sajtolóerő értékére különböző esetekben. [9] 5. táblázat: Paraméterajánlások kis karbontartalmú (C < 0,3 %) ötvözetlen acélok dudorhegesztésére egy dudor esetében [4] Lemezvastagság, s, mm Hegesztőáram, Ih, ka Hegesztési idő, th, per. Elektróderő, Fe, kn 0,5 4,4 3 0,6 0,75 6,6 3 1,0 1,0 8,0 5 1,5 1,5 10,3 10 2,3 2,0 12,0 14 3,5 2,5 13,6 17 5,0 3,0 14,5 20 6,5 Hegesztési ciklus: A hegesztési ciklus segítségével jól lehet szemléltetni az ellenállás-hegesztő eljárásokat. Ezen a diagramon a jellemző hegesztési paraméterek időbeni változását figyelhetjük meg. Dudorhegesztés esetén ezek az elektróderő és az áramerősség. Alapvetően a ciklusdiagram hasonló részekre bontható fel, mint ponthegesztés esetén. Általában a ciklusidő négy, egymástól jól elkülöníthető szakaszból tevődik össze. Első az elősajtolási fázis, ekkor csak erőhatást használva létrehozzuk a megfelelő kontaktust az anyagok között. Második fázis a hegesztési fázis, ekkor a kellő elektróderő fenntartása mellett elektromos áram segítségével az alapanyagokat felhevítjük és kis

22 mértékben megolvasztjuk. Majd az elektromos áramot kikapcsolva a 3. hűlési fázisban az anyag megszilárdul, itt gyakran még nagyobb elektróderőt alkalmaznak a szívódási üregek elkerülése érdekében. Ezt a részt az elektród igen gyors mozgása nyomán kovácsolási fázisnak is szokták hívni. Végül a negyedik fázis a szünet idő, ennek sorozatgyártásban van nagy jelentősége, elegendő hosszúságúnak kell lennie ahhoz, hogy az elektródok kellően lehűljenek, illetve meg lehessen ejteni a munkadarab cseréjét. Dudorhegesztés során általában kisebb áramerősséget alkalmazunk, így a hegesztési idő valamivel hosszabb, mint ponthegesztésnél. Adott körülmények között általában ugyanazt a ciklusdiagramot használják párhuzamos hegesztésekhez, mint szimpla dudorhegesztéshez. A 10. ábrán néhány ilyen ciklusdiagramot lehet látni. [3] 10. ábra: A dudorhegesztés lehetséges ciklusdiagramjai [3]

23 Az ábrán látható első a) ciklusdiagram a legegyszerűbb, amit dudorhegesztő eljárásnál alkalmaznak. Megfelelő anyagminőség és dudorkialakítás esetén kiválóan alkalmazható. A b) folyamatábra kisebb szilárdságú anyagok, illetve kevésbé merev dudorkialakítás esetén jó alternatíva, ahol a túl nagy elektróderő miatt korán összeroskadna a dudor. Ezért ebben az esetben az elősajtolási és hegesztési fázisban kisebb elektróderőt alkalmaznak. A c) és d) folyamatábrát a dudorhegesztés során is gyakran előforduló fröcskölés mértékének csökkentésére találták ki. Fröcskölés az áram bekapcsolásakor keletkezhet legnagyobb valószínűséggel, amikor az elemek a legkisebb felületen érintkeznek egymással, így az áramsűrűség ekkor a legnagyobb. Ennek hatására az alapanyag gyorsan megömlik, a dudor pedig hirtelen összeomlik. Amennyiben ezt a mozgást nem tudja lekövetni az elektród, akkor a sajtolóerő nagy mértékben lecsökken, ami fröcskölést idézhet elő. Ez a jelenség a kezdeti sajtolóerő megnövelésével, vagy az áramerősség fokozatos növelésével mérsékelhető. Az edződésre hajlamos alapanyagok esetén a dudorhegesztés során bekövetkező nagy sebességű lehűlés nem kívánt szövetszerkezetet acélötvözetek esetében felkeményedést eredményez. Ennek okán fejlesztették ki a több impulzussal történő hegesztést e), illetve az előmelegítő és utóhőkezelő ciklus alkalmazását f). Előbbinél jellemzően egyforma áramerősségű impulzusokat alkalmaznak, míg utóbbinál a hegesztői áram nagyobb, mint az előmelegítő és utóhőkezelő fázisok árama. Utóhőkezelő fázisokat lehet alkalmazni a hegesztés során létrejövő dendrites szövetszerkezet finomítására, azonban ez nagy mértékben csökkenti a termelékenységet, így az iparban ritkán alkalmazzák. [3] Alkalmazott elektród: A dudorhegesztés nagy előnye a ponthegesztéssel szemben, hogy a hegesztés helyét és alakját a mesterséges vagy természetes dudorok határozzák meg. Ennek köszönhetően nagy kiterjedésű, síkfelületen érintkező elektródokat lehet alkalmazni, amelyek jóval nagyobb élettartammal rendelkeznek. Síklemezek dudorhegesztésénél az elektród átmérője körülbelül duplája a dudor átmérőjének. Párhuzamos hegesztés esetén előfordulhat, hogy kisebb elektródokat kell használni, de mindenképp nagyobbnak kell lenniük a dudor lenyomatánál. Hasonlóan az ellenállás-ponthegesztéshez, itt is általában

24 vízhűtéssel ellátott elektródokat alkalmaznak az elektródokban fejlődött ellenálláshő hatékony elvezetése céljából. [9][10] Az elektródoknak sok, egymásnak ellentmondó igényeknek kell megfelelniük. Ilyen a jó villamos- és hővezető képesség, szilárdság, kopásállóság, illetve fontos, hogy ne szennyeződjön a hegesztendő alapanyaggal. Ezek egymásnak ellentmondó tulajdonságok, így az alapanyag kiválasztásánál kompromisszumot kell kötni. Ennek következtében leggyakrabban rézötvözetet alkalmaznak pl.: Cu-Co-Be, Cu-Ni-Be, Cu- Be, Cu-W (75-80% W tartalommal). Valamint alkalmaznak még tiszta W vagy Mo elektródokat sárgaréz- és bronzhuzalok dudorhegesztéséhez. [1] 2.3. Anyagok dudorhegeszthetősége Az anyagok dudorhegeszthetősége az alábbi tényezőktől függ [9]: Az anyag elektromos ellenállása Hővezetőképesség Hőtágulás Keménység és szilárdság Oxidációval szembeni ellenállás Képlékeny hőmérsékleti tartomány Metallurgiai tulajdonságok Elektromos ellenállás: A hegesztendő anyag elektromos ellenállása a legfontosabb tulajdonság hegeszthetőség szempontjából, mivel a művelet során az áram ellenálláson fejlődött hőmennyiségét használjuk fel. Minél kisebb az ellenállás, annál nagyobb áramerősség szükséges ugyanakkora hő fejlődéséhez, továbbá ezen anyagok esetén jelentősen nagyobb lehet a sönt áram. A nagy áramerősség nagy transzformátorokat és vezetékeket igényel, ami megnöveli az eljárás költségét. Tehát a nagy fajlagos ellenállású anyagok könnyebben dudorhegeszthetők. [9][10]

25 Hővezetőképesség: Minél jobb az anyag hővezetőképessége, annál inkább elvonja a hőt a kötés helyéről, és ezáltal egyre nagyobb lesz a hőhatásövezet. Tehát a kis hővezetőképességű anyagok jobban hegeszthetők. Általában a hő- és elektromos vezetőképesség a különböző fémek esetén kéz a kézben járnak, tehát például a rozsdamentes acél mindkettőt rosszul vezeti. [9] Hőtágulás: A hőtágulási együttható kifejezi adott anyag egységnyi hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező térfogatváltozásának mértékét. Ha nagy a hőtágulási tényező, akkor a hegesztett részek vetemedésére vagy kihajlására számítani kell. [9] Keménység és szilárdság: Dudorhegesztés szempontjából igen lényeges az anyag keménysége és szilárdsága. Ugyanis az anyagnak kellően szilárdnak kell lennie ahhoz, hogy a kialakított dudor ne rogyjon össze idő előtt. [9] Oxidációval szembeni ellenállás: A legtöbb iparban alkalmazott fémötvözet a levegőn többé-kevésbé oxidálódik. A felületi oxidrétegnek általában jóval magasabb az olvadáspontja, mint az alapanyagnak, emiatt rontja a hegeszthetőséget. Ezért gyakran hegesztés előtt a felületi oxidréteget el kell távolítani. [9] Képlékeny hőmérsékleti tartomány: Ha a szolidusz és likvidusz közötti hőköz nagyon kicsi, az ellenállás-hegesztés esetén technológiai nehézségeket okozhat, mivel ez a technológiai paraméterek pontos meghatározását és beállítását igényli. [9] Metallurgiai tulajdonágok: Ellenállás-dudorhegesztés esetén hasonlóan sok más hegesztő eljáráshoz az alapanyagot rövid idő alatt megömlesztjük, majd gyorsan lehűtjük szobahőmérsékletre. Ez acélötvözetek esetén beedződést okoz, ami nagy mértékű felkeményedést jelent. Magas karbon tartalmú acéloknál ez könnyen repedések megjelenéséhez vezethet. Azonban megfelelő hegesztési ciklus alkalmazásával ez a probléma valamelyest kiküszöbölhető. [9][10]

26 Ezek alapján kijelenthető, hogy a kis karbontartalmú acélok (C < 0,3%) a legkönnyebben dudorhegeszthetők, de ez a legtöbb hegesztő eljárás esetében elmondható. Ez a viszonylag kis elektromos vezetőképességének és szilárdságának köszönhető. A közepes karbontartalmú acélokban a nagyobb ötvözőtartalom (szén, kobalt, nikkel, molibdén, króm, vanádium, alumínium, réz) nem kívánt mértékű felkeményedést és repedést okozhat. Emiatt szükség lehet utóhőkezelő ciklus alkalmazására. A nagy krómtartalmú rozsdamentes acéloknak több csoportja létezik: martenzites, ferrites, ausztenites és duplex (ausztenit-ferrit) korrózióálló acélok. A nagy keménységű martenzites szövetszerkezet esetén annak nagyfokú ridegsége okoz problémát, megfelelő hegesztési ciklus alkalmazásával valamelyest javítható a kötés minősége. Ferrites rozsdamentes acélok esetén a hegesztés során egy kis szívósságú, durva szemcsés szövet jön létre, ami nem javítható megfelelően hegesztés utáni hőkezelés segítségével. Azonban viszonylag jól hegeszthetők az ausztenites rozsdamentes acélok rövid hegesztési idővel annak érdekében, hogy ne következzen be a nagy keménységű karbidszemcsék kiválása. Továbbá kisebb áramerősséget, és nagyobb elektróderőt igényel a nagyobb elektromos ellenállása és szilárdsága miatt. Az alumínium és magnézium ötvözeteknek nagy hő és elektromos vezetőképessége van, illetve kis szolidusz likvidusz hőközzel rendelkeznek. Ráadásul az alumínium rendkívül gyorsan oxidálódik, így ezeket az anyagokat általában ipari körülmények között nem dudorhegesztjük. [1][9][10] 2.4. A dudorhegesztett kötés minősége A létrehozott hegesztett kötés minőségével szemben támasztott követelmények a termék rendeltetésétől, felhasználásától, valamint a várható igénybevételektől függenek. Az iparban a legtöbb technológiai folyamat esetében, a legfontosabb az adott feltételeknek megfelelő legköltséghatékonyabb megoldás megtalálása. Az ellenálláshegesztő eljárással készített kötések minősége alapvetően a következő tulajdonságokkal jellemezhető [10]: Szilárdság és szívósság A varrat mérete

27 Varrat bemélyedése Anyagfolytonossági hibák Külső megjelenés A kötés legfontosabb tulajdonságai a mechanikai jellemzők. A szilárdságot leginkább a heglencse mérete és a penetráció befolyásolja. Ezeket azonban alapvetően roncsolásos vizsgálatok segítségével lehet meghatározni, ilyen vizsgálatok például a töretfelület makró-és mikroszkópos vizsgálata, illetve a nyíróvizsgálat. Ezeket viszont értelemszerűen nem lehet a késztermékek vizsgálatánál alkalmazni. Szerencsére vannak lehetőségek az elkészült kötés minőségének becslésére roncsolásmentes módon, mint például a hevítés és olvasztás során bekövetkező hőtágulás mértékének mérésével, valamint ultrahangos és röntgenvizsgálatok segítségével. [1][10] Természetesen a dudorhegesztett kötés külső megjelenésével szembeni legfontosabb elvárás a felületi repedésektől való mentesség, mivel a repedések feszültséggyűjtő helyeket létrehozva rendkívül nagy mértékben rontják a kötés mechanikai tulajdonságait. Továbbá gyakran elvárás lehet a felület simasága, vagy egyszerűen a kötés esztétikus megjelenése. [1][10] Pontos előírások, illetve ajánlások vannak a megömlesztett térfogat különböző irányokban való kiterjedését illetően. Dudorhegesztésre általános szabály, hogy a heglencse átmérőjének minimum akkorának kell lenni, mint a kiinduló varratdudor átmérője. Varrat bemélyedés alatt azt értjük, hogy a heglencse milyen mélyen hatol be vastagság irányban az alapanyagokba. Dudorhegesztésnél jellemzően a két elem érintkezésénél a legnagyobb az elektromos ellenállás, tehát ott fog először megömleni, és onnan terjed tovább az alapanyagokba. A bemélyedés mértékének minimum a vékonyabb elem falvastagságának 20%-át el kell érnie, máskülönben a heglencse mérete túl kicsi ahhoz, hogy megfelelő szilárdságú kötés jöjjön létre. Ez akkor következik be, ha a kötés helyén nem fejlődött megfelelő mennyiségű hő a folyamat során. Ha a varrat bemélyedése meghaladja a 80%-ot, akkor túlzott méretű heglencséről beszélhetünk, amely fröcskölést, és gyorsabb elektródkopást eredményezhet. [10] Dudorhegesztés során a jó minőségű hegesztett kötés elérése érdekében fontos, hogy a közölt hőmennyiség eloszlása a hegesztendő elemek között egyenletes legyen.

28 Az egyenletes hőbevitel biztosítása komoly problémát jelenthet főleg több hegesztett kötés párhuzamos készítése esetén. Azonos nagyságú hegesztőáramnak és sajtolóerőnek kell jutnia minden dudorra, ezért fontos, hogy a dudorok magassága azonos legyen. A hegesztési folyamat során a dudorokon fejlődik a legnagyobb hőmennyiség, ezért nem megfelelő beállítások mellet a dudor megolvad és összerogy, mielőtt a másik elem elegendő térfogatban megolvadna, így csak nagyon rossz minőségben, vagy egyáltalán nem is jön létre a kötés. Ennek kiküszöbölése érdekében érdemes a nagyobb falvastagságú elemen elhelyezni a dudort, azonban a dudor méreteit a vékonyabb elem szerint kell megválasztani. Illetve eltérő elektromos vezetőképességű elemek esetén a kisebb ellenállású elemen érdemes kialakítani a dudort. [10] A kötés minőségét nagy mértékben befolyásolják az anyagon belül megjelenő eltérések és hibák. Ezek lehetnek repedések, szilárd- és gázzárványok. Ezek az eltérések nem okoznak számottevő szilárdságcsökkenést, ha kellően kis mértékűek és zömében a heglencse középső részén helyezkednek el, mivel általában a külső terheléseket nem ez a rész viseli el. A terhelések nagyobb arányban a kötés külső részére koncentrálódnak. A nagy feszültségkoncentráció drasztikus mértékben csökkenti a fárasztó igénybevétellel szembeni ellenállást. Éppen ezért ellenállás pont- és dudorhegesztést nem alkalmaznak nagy ciklikus igénybevétel esetén. Egy milliméteres falvastagság fölött előfordulhat szívódási üreg kialakulása a heglencse közepén. Ez azért van, mert a hegesztőáram kikapcsolása után a megömlesztett anyag rendkívül gyorsan lehűlik az általában vízhűtéssel ellátott, nagy hővezetőképességű elektródok miatt, amely az anyag hirtelen zsugorodását okozza. A szívódási üregek kialakulása ellen a hűlési, vagy kovácsolási fázisban megfelelően választott sajtolóerővel lehet védekezni, amely összenyomja a megolvadt térfogatot, így nem alakul ki üreg. Fontos továbbá, hogy a zsugorodás sebességét az elektród kellően gyors mozgással le tudja követni, hogy az anyagra kifejtett nyomás állandó legyen. [10] Előfordul, hogy külső terhelésnek kitett elemek kötését végzik dudorhegesztéssel, ilyenkor elsődleges fontosságú a kötés szilárdsága és szívóssága. Általános szabály, hogy a kötés szilárdságának el kell érnie az alapanyagra vonatkozó szabványban lévő értéket. Ezt alapvetően a kialakult heglencse méretei, valamint az anyagfolytonossági hibák befolyásolják. A heglencse méretének növekedésével növekszik a kötés

29 szilárdsága. Kísérleti eredmények azt igazolják, hogy a heglencse átmérője és a kötés szilárdsága között közel egyenesen arányos kapcsolat van. Azonban a nagyobb heglencse is veszélyeket hordoz magában, mivel több eltérés, hiba jelenik meg a heglencse határán, amelyek feszültséggyűjtő helyként viselkedve csökkentik a kötés szilárdságát és szívósságát. [10] A dudorhegesztett kötéseken különböző mechanikai vizsgálatokat lehet végezni annak érdekében, hogy meghatározhassuk tulajdonságaikat. Átlapolt helyzetű vékonylemezek kötésén gyakran alkalmazzák az úgynevezett nyíró-szakító vizsgálatot. A vizsgálat során az összehegesztett lemezeket húzásra terhelik, ahogy a 11. ábra jobb szélén látható. Bár az ábrán lévő változatok a tiszta nyírás feltételeit igyekeznek megteremteni mégsem lehet korrekt szilárdsági mérőszámokat meghatározni a kísérlet során, így csak a törést okozó erő áll rendelkezésre, mint mérőszám, ezt mechanikai nagyvonalúsággal nyíróerőnek nevezik. Ennek ismeretében jó tájékoztatást kapunk a kötés terhelhetőségét illetően. Köracélok keresztezett kötésének jellemzésére is alkalmazzák a nyíróvizsgálatot. Ebben az esetben a 11. ábra közepén látható elrendezés szerint a próbatestet húzásra terheljük, amelyet hasonlóan az előbbihez, itt is nyíróerőnek neveznek. A kötés által elviselt nyíróerőnek el kell érnie a rúdanyag elszakításához szükséges erő %-át. Továbbá köracélok merőleges kötésénél alkalmazzák a csavaróvizsgálatot. A vizsgálat során a törést okozó csavarónyomatékot és a φ csavarási szöget határozzuk meg. Kísérletek azt igazolják, hogy ezen értékek az elektróderő függvényében maximumos görbét adnak, vagyis az elektróderő túlzott növelése káros hatású. [1][3][9] 11. ábra: Dudorhegesztett kötések mechanikai vizsgálatai [1][3]

30 A dudorhegesztés berendezései Dudorhegesztett kötések készítéséhez gyakran elegendő egy egyszerű állványos ponthegesztő gép, ha a munkadarabok és elektródok megfelelő rögzítésére alkalmas felszerszámozással el van látva. Azonban nagy méretű, különleges munkadarabok esetén, vagy ha nagy termelékenységre van szükség, akkor dudorhegesztő berendezést alkalmaznak. Ponthegesztő gépek között van a hagyományos lengőkaros hegesztőgép és vannak pneumatikus vagy hidraulikus munkahengerrel működő berendezések is. A hidraulikus hengerrel működő berendezéseket általában nem használják dudorhegesztéshez, mivel drágább a pneumatikus rendszereknél, illetve a hidraulikusan működtetett elektródok nem tudják megfelelő sebességgel követni a munkadarab összerogyását. Ezzel szemben a nagynyomású levegővel megvalósítható az elektródok gyors mozgatása. A 12. ábrán egy pneumatikus hengerrel működtetett állványos ponthegesztő gép látható, amelynek főbb része: 1. áramforrás, 2. szabályozóegység, 3. levegőcsatlakozó, 4. transzformátor, 5. erő és áramerősség-kijelző, 6. felső elektródtartó, 7. alsó elektródtartó, 8. elektródok, 9. elektródbefogók, 10. pneumatikus henger, 11. lábkapcsoló. [1] 12. ábra: Ponthegesztő berendezés [1] A dudorhegesztő gépek alapvetően megegyeznek a ponthegesztő berendezésekkel annyi különbséggel, hogy a több dudor párhuzamos hegesztése során előforduló nagyobb sajtolóerő miatt alapvetően robosztusabbak. Továbbá a nyomószerkezetük, elektródtartóik, állványzataik merevebb kialakításúak. Általában T-hornyos nyomólapokkal rendelkeznek, ezekre rögzítik az elektródokat. Az alábbi illusztráción

31 egy kombinált pont- és dudorhegesztő berendezés elvi ábrája látható. A képen megjelölt részegységek nevei: (A) pneumatikus vagy hidraulikus henger, (B) dugattyú, (C) elektródtartók ponthegesztéshez, (D) Felső elektródtartó, (E) alsó elektródtartó, (F) alsó kar, (G) hajlékony vezeték, (H) szekunder tekercs, (I) alsó kar támasz. 13. ábra: Kombinált pont- és dudorhegesztő berendezés [9] Valamint léteznek speciális többdudorhegesztő célgépek is, amelyeket többnyire nagysorozatgyártásban alkalmaznak. Mint például a betonacélháló-hegesztő célgépek, melyek segítségével rendkívül nagy termelékenység érhető el. [9] 2.6. A dudorhegesztés főbb előnyei és korlátai Előnyök: Jó automatizálhatóság, ezáltal jól reprodukálható kötésminőség. Nagy termelékenység jellemzi. Nincs szükség jól képzett hegesztő szakemberre. Több hegesztett kötés is elkészíthető egyidejűleg. Az egyidejűleg hegeszthető kötések számát az alkalmazandó elektróderő és áramerősség korlátozza. Átlapolt helyzetű kötés kisebb átfedést igényel, valamint a kötések közötti távolság is csökkenthető, mivel a mesterségesen kialakított vagy természetes dudorok koncentrálják az áramerősséget, így a sönthatás jelentősen kisebb.

32 Az összehegesztendő elemek falvastagságának arány 1 és 6 között változhat. A dudort általában a vékonyabb lemezen alakítják ki. Általában nagyobb pontosság érhető el, mint ponthegesztésnél a dudorkialakításnak köszönhetően. Ennek következtében a hegesztett kötések kisebb méretűek lehetnek. Általában a dudorhegesztés nagyon szép külső megjelenést eredményez azon az oldalon, ahol nem alakítottak ki dudort (mesterséges dudor esetén). Általában nagy, sík felületű elektródokat alkalmaznak, amelyek élettartama jelentősen nagyobb, mint a ponthegesztés során alkalmazott elektródoké. A mesterségesen pl. képlékeny hidegalakítással vagy forgácsolással kialakított dudorok esetén a dudorkialakítás során a szennyezőanyagok eltávolításra kerülnek, így nincs szükség tisztítási művelet közbeiktatására. Korlátok: A dudorok kialakításához gyakran külön művelet beiktatására van szükség. Esetenként nagyon pontos előgyártmányokat és bonyolult készülékezést igényel. Egyszerre több varrat készítése esetén szükséges az egyenletes elektróderő és áramerősség, ezek megteremtése néha jelentős problémát jelenthet. Lemezanyagok esetén a vastagság korlátozva van, ugyanis a megfelelő dudor kialakítása nagy falvastagság esetén rendkívül nehézzé válik. Ha pedig túl vékony a lemez, akkor nem tart ki kellő ideig a hegesztési folyamat során Az ellenállás-hegesztés és a VFI eljárás összehasonlítása Ahogyan a bevezetésben említettem a Dometic Zrt. szeretné bevezetni az ellenállás-dudorhegesztést olyan kötések esetében, melyeket eddig VFI eljárással hegesztettek. Ennek okának feltárására a továbbiakban röviden kifejtem a két eljárás közötti alapvető különbségeket. A védőgázos fogyóelektródás ívhegesztés nagy hátránya az, hogy költségesebb az ellenállás-hegesztéshez képest, ugyanis a hegesztés hozaganyag és védőgáz felhasználásával történik, valamint megfelelően képzett hegesztő szakember szükséges a jó minőségű kötés elkészítéséhez. A hegesztő

33 szakmunkás bére költségesebb, mint a betanított dolgozóé, másrészt egyre nagyobb munkaerőhiány mutatkozik a hegesztő szakemberek körében is. Továbbá a hűtőszekrények aggregátjában található vékony csövek esetében működési zavart okozhat a túl mély beolvadás, mivel csökkenti a cső belső keresztmetszetét, amelynek hatására jelentősen csökkenhet a hűtőszekrény hűtési teljesítménye. [1][2][3][9] Az ellenállás-hegesztés ezzel szemben jelentősen kedvezőbb tulajdonságokkal bír. Maga a hegesztési folyamat gazdaságosabb, hiszen ez egy autogén eljárás, tehát nincs szükség hozaganyagra. A levegő gázaival szembeni védelmet az úgynevezett mechanikai védelem biztosítja, vagyis nincs szükség gáz- és salakvédelemre sem. Helyesen megtervezett technológia esetén betanított dolgozó is kifogástalanul el tudja készíteni az ellenállás-hegesztett kötéseket. Valamint jóval nagyobb termelékenység jellemzi, ugyanis egy-egy kötés tizedmásodpercek alatt elkészíthető, míg ugyanez VFI eljárással több másodpercig is eltart (a munkadarab készülékbe helyezését nem számítva). Azonban az ellenállás-hegesztés alkalmazhatóságának gátat szab az, hogy néha bonyolult készülékezést igényel, illetve pontos geometriájú előgyártmányok szükségesek hozzá. A sikeres ellenállás-hegesztett kötéshez elengedhetetlen a pontos és nagyon kismértékű szórással rendelkező geometriai méretek biztosítása, ugyanis a hegesztett kötés teljes keresztmetszetében létre kell hozni a megfelelő kontaktust a két munkadarab között. Amennyiben ez helyileg nem valósul meg, ott nem jön létre az elvárható minőségű kötés. Ezzel szemben exogén hegesztő eljárásnál nem jelent problémát az előgyártmányok geometriai méreteinek apró eltérése, mivel a hozaganyag kitölti a munkadarabok közötti rést. [1][2][3][9] 14. ábra: Ugyanaz a kötés VFI eljárással (baloldalt) és a dudorhegesztéssel (jobboldalt) elkészítve

34 CSÖVEK MERŐLEGES ÉS PÁRHUZAMOS DUDOR- HEGESZTÉSÉNEK LEHETŐSÉGEI A DOMETIC ZRT-NÉL A Dometic Zrt. által gyártott abszorpciós hűtőszekrények aggregátja bonyolult csőhálózatból áll, amely rengeteg hegesztett kötést tartalmaz. Ezeket a kötéseket eredetileg lánghegesztéssel, illetve védőgázos fogyóelektródás ívhegesztéssel végezték, azonban a vállalat igyekszik áttérni az ellenállás-dudorhegesztésre ott, ahol csak lehetséges. Mára már meglehetősen sok kötést dudorhegesztéssel végeznek, de ennek a számát tovább szeretnék növelni. Mivel a gyártmány egy csőhálózat, így a kötések többségének funkciója a csövek, csőszakaszok egymáshoz rögzítése. Kötéskialakítások nagy része természetes dudorokkal történik, hiszen az egymással párhuzamosan futó, vagy az egymással szöget bezáró csőszakaszok geometriai viszonya alapvetően biztosítja a dudorhegesztés geometriai feltételét. Ilyen kötések láthatók kiemelve a 15. ábrán. 15. ábra: Merőleges és párhuzamos kötéskialakítások a HiPro 4000 típuson

35 Ezen az ábrán a HiPro 4000 típusú aggregát alkatrésze látható. A nagyobb átmérőjű, hosszvarratos csövet elpárologtató csőnek, a kisebb átmérőjű, varrat nélküli csövet pedig ammónia csőnek hívják. Ezen csövek alapanyaga általános rendeltetésű kis karbontartalmú ötvözetlen acél. Az egyes számmal jelölt kötés a két cső merőleges kötését mutatja. A kettes és hármas számmal jelölt területen a két cső párhuzamos kötéskialakítása látható. Mivel a vállalat több féle abszorpciós hűtőszekrényt is gyárt, a fent látható alkatrészek azokban is megtalálhatók, csak kissé eltérő geometriával, azonban a szóban forgó kötések ezeken is ugyanúgy megtalálhatók. Az alábbi ábrán az RC165 típusú aggregát ezen alkatrészének rajza látható. Ugyanazok a kötések vannak rajta kiemelve, mint az előző ábrán. 16. ábra: Merőleges és párhuzamos kötéskialakítások RC165 típuson Ezeket a kötéseket a továbbiakban ismertetésre kerülő két hegesztő munkahelyen lehet elkészíteni. Ezek a munkahelyek még nincsenek bevezetve a gyártásba. Először az elpárologtató cső és az ammónia cső kapcsolódásánál lévő merőleges kötést kell megvalósítani egy speciálisan erre a célra tervezett készülékkel rendelkező ellenálláshegesztő berendezésen. Majd a másik munkahelyen el kell készíteni a párhuzamos kötéseket.

36 Tehát az első lépésben a 17. ábrán látható berendezés segítségével az elpárologtató cső és az ammónia cső összehegesztése történik a csövek merőleges dudorhegesztésével. Kétkezes indító Hegesztő készülék Elektródot működtető munkahenger Főkapcsoló Lábkapcsoló 17. ábra: A merőleges kötés elkészítésére szolgáló hegesztő berendezés Az elpárologtató csövön egy lyuk van kialakítva, ennek a pereméhez hegesztik hozzá az ammónia csövet, így biztosítva a csőszerkezeten belüli anyagáramlás lehetőségét. Az elpárologtató csövön a lyuk környezete síkba le van munkálva annak érdekében, hogy kontúrja valóban kör legyen, ne pedig két henger áthatása. Továbbá az ammónia cső vége 60 -os nyílásszögű kúpban van kialakítva ezáltal a két munkadarab közötti kontaktus elméletileg biztosítva van.

37 ábra: Az alpárologtató csövön lévő lyuk kialakítása 19. ábra: Az ammónia cső végének kialakítása Ezen a munkahelyen a hegesztési folyamat a következőképpen zajlik. Az elpárologtató csövet belehelyezik a félkör keresztmetszetű vájatba. Az elektródok felőli végén egy menetes ütköző pozícionálja. A cső másik végét az első hajlítási ív mentén rögzíti a készülék. Ezt az elemet egy szögtárcsa segítségével lehet forgatni, ezzel forgatva az egész munkadarabot. A forgatás tengelye egybeesik a lefektetett csőszakasz tengelyével. Ennek köszönhetően különböző típusú aggregátok gyártása esetén is elérhető, hogy a hegesztendő lyuk tengelye függőleges helyzetű legyen. Az elpárologtató cső készülékbe helyezése után az ammónia csövet kell a helyére illeszteni, amely az alábbi ábrán látható.

38 Ammónia cső Mágneses ütköző elem Pneumatikus működtetésű felső elektród Felső elektród fix része Alsó elektród 20. ábra: Az elektródok és a munkadarabok helyzete Az ammónia cső végét a lyukba helyezik, majd a jobb oldali fix elektródnak támasztják. A fix elektród tetején található egy műanyag elem, amely mágnessel van felszerelve, és az ammónia cső biztosabb megtámasztását hivatott elősegíteni. Ez az elem terméktípusonként eltérő. A cső másik végét egy felül üregesre munkált menetes támasztékba kell tenni. Ezután a kétkezes indító megnyomásával a pneumatikusan működtetett elektród rászorít az ammónia csőre, majd a lábpedállal elvégezhető a hegesztés. 21. ábra: Munkadarab befogó készülék

39 A másik hegesztő állomáson az elpárologtató cső és az ammónia cső párhuzamosan futó csőszakaszait rögzítik egymáshoz négy ponton. Ennek célja a csövekben lévő közegek hőcserélési folyamatának elősegítése. Az eljáráshoz alkalmazott hegesztő berendezés a 22. ábrán látható. Ez a kötés lényegesen egyszerűbb konstrukciót igényel. A munkadarabot egy kézi megfogó készülékbe helyezik. Erre munka- és balesetvédelmi szempontból van szükség, hogy a dolgozót védje az áramütés veszélyétől. Minden típusnak külön készüléke van, amelybe beleillik az adott típusú alkatrész. Ezután az elektródok közé kell helyezni a munkadarabot oly módon, hogy az ammónia cső legyen felül. A felső elektródvég kialakítása olyan, hogy illeszkedik bele az ammónia cső, így a munkadarab nem mozdul el a hegesztés során fellépő sajtolóerő hatására. Végül a lábkapcsoló segítségével elvégezhető a hegesztés. Gázelszívó Pneumatikus munkahenger Felső elektród Alsó elektród (rézszövet) Lábkapcsoló 22. ábra: A párhuzamos kötések elkészítésére szolgáló hegesztő berendezés

40 Természetesen egy-egy ilyen aggregátban ennél jóval több alkatrész és ezáltal jóval több kötés található, amelyeket már jelenleg ellenállás-dudorhegesztéssel készítenek a vállalatnál. Ezért szeretnék bemutatni ezek közül néhányat. A 23. ábrán látható kötés a fentebb tárgyalt merőleges kötéshez hasonló, itt is egy kisebb átmérőjű cső merőleges belehegesztése valósul meg egy nagyobb átmérőjű csőbe. A vékonyabb csövön kúpos kialakítást alkalmaznak hasonlóan a korábbihoz. A 24. ábrán az úgynevezett elnyelető csőre hegesztett rögzítő pálcák láthatók, kiválóan példázva a több dudorhegesztett kötés egyidejű létrehozását. Ezeket a kötéseket is külön hegesztő berendezéseken speciális készülékek segítségével készítik [16]. 23. ábra: Egy másik példa csövek merőleges kötésére hegesztés előtt (baloldalt) és után (jobboldalt) [16] 24. ábra: Az elnyelető csőre hegesztett rögzítő pálcák [16]

41 AZ ELLENÁLLÁS-HEGESZTÉSI KÍSÉRLETEK ISMERTETÉSE Az előző fejezetben részletezett párhuzamos és merőleges kötések vizsgálatával foglalkozom ebben a fejezetben. Ezeket a hegesztési munkahelyeket még nem vezették be a gyártásba. Jelen kísérletek célja a kötések megfelelőségének ellenőrzése, a gépek megfelelő beállításainak megtalálása, ezek alapján pedig a gyártásba történő bevezetés előkészítése. A vizsgálat menetét három részre bontottam. Első lépés a megfelelő munkadarabok legyártása, előkészítése, valamint azok geometriájának leellenőrzése ellenőrző sablon segítségével, melyeket erre a célra a gyártásban rendszeresítettek. Második lépés a vizsgált hegesztett kötések szempontjából fontosnak vélt geometriai méreteket lemérése és dokumentálása, végül a hegesztési kísérletek elvégzése Az előgyártmányok elkészítésének nyomon követése, vizsgálata Az elpárologtató cső legyártása, ellenőrzése Az elpárologtató csövek legyártása a cső méretre szabásával kezdődik. Ezután több lyukasztást is végeznek rajta. Az első lyukasztás után a többi műveletnél a lyuk segítségével pozícionálják a munkadarabot. Tehát a lyukak egymáshoz viszanyított megfelelő helyzete biztosított. Az elpárologtató cső belsejébe egy úgynevezett hidrogéncsövet helyeznek és a két csövet az egyik végződésnél összehegesztik robotizált VFI eljárással. A folyamat teljesen automatizált, és a végzett műveletek nem befolyásolják a vizsgált hegesztési műveletek körülményeit. Ezután az elpárologtató csöveket NC típusú csőhajlító gépben adott geometriájúra hajlítják. Fontos megjegyezni, hogy a munkadarab szorító patronba helyezésekor csak axiális irányban van pozícionálva, ütköztetve, annak elfordulását nem gátolja semmi. Tehát a lyuk tengelye, és a hajlítási tengely által bezárt szög állandósága nincs biztosítva. A dolgozó szemmértékére van bízva a munkadarab pozícionálása. Ez

42 könnyen okozhatja az elpárologtató cső és az ammonia cső merőleges kötésének sikertelenségét. A legyártott munkadarabokat ellenőrző sablonba helyeztem ahogyan a 25. ábrán látható. Az alapvető tapasztalat az volt, hogy minden munkadarabot bele tudtam helyezni a sablonba, de némelyiket nehezen, és feszült benne. A merőleges kötés számára kialakított lyuk nem mindig illeszkedett pontosan a sablonon lévő tüskébe. Néhány próbadarabnál előfordult, hogy a cső vége kissé felfelé állt a sablon vízszintes síkjához képest (26. ábra). Továbbá az elpárologtató cső vége általában 1-3 mm-re elállt a tüskét tartalmazó függőleges felülettől (27. ábra). Az első hajlítás ívének pozíciója (28. ábra) változó, néha teljesen felfekszik a sablon felületére, máskor tapasztalható szögeltérés. Az eltérés mértéke nem nagy ugyan, de nem feltétlenül elhanyagolható, mivel a merőleges kötés elkészítése során a készülék ezen ív mentén rögzíti a munkadarabot. 25. ábra: Az elpárologtató cső ellenőrző sablonja

43 ábra: Az elpárologtató cső vége eláll a sablontól (fölfelé) 27. ábra: Az elpárologtató cső vége eláll a sablontól (oldalirányban) 28. ábra: Elpárologtató cső változó felfekvése a sablon felületére Az ammónia cső legyártása, ellenőrzése Az ammónia cső esetében is a gyártás a cső méretre vágásával kezdődik. Majd mindkét végén kialakítják a 60 -os nyílásszögű kúpot egy erre a feladatra rendszeresített célszerszámmal. Ahogyan a 29. ábrán megfigyelhető a kúpos vég nem azonos a munkadarabokon, a kúp tengelye nem esik egybe a cső tengelyével.

44 ábra: A kissé eltérő ammónia cső végek Ezután a munkadarabokat megfelelő geometriájúra hajlítják egy NC típusú csőhajlító gépben. A dolgozó ebben az esetben is kézzel pozícionálja a csöveket, de itt nem okoz problémát, mivel ezen az alkatrészen nincsenek lyukasztások és egyéb kimunkálások. A legyártott próbadarabokat ellenenőrző sablonba helyeztem. Mindegyik darab esetében azt tapasztaltam, hogy bele lehet helyezni a sablonba, de feszül benne, illetve a kúposra hegyezett hegesztendő vég kissé eláll a sablontól (31. ábra). 30. ábra: Az ammónia cső ellenőrző sablonja

45 ábra: Az ammónia cső eláll a sablontól 4.2. Munkadarabok összehasonlítása a gyártmányrajzzal mérések útján Az elpárologtató cső esetében Öt darab elpárologtató csövön, illetve a mintadarabon végeztem méréseket. A mintadarab a gyártásban rendszeresített etalon, és a legyártott alkatrészek ellenőrzésére szolgál. Összesen öt geometriai méretet dokumentáltam. A 6. táblázatban a mérési eredmények láthatók. A mérések kivitelezése: Cső végének hossza: merőlegesség biztosítása mellet digitális, 600-as magasságmérővel végeztem a mérést, és a szükséges számításokat elvégeztem. A munkadarabok méretei megegyeznek a gyártmányrajzon feltüntetettel, szórása kicsi. Lyuk átmérője: digitális, 150-es tolómérővel végeztem a mérést. Körülbelül 0,2-0,3 mm-el kisebb a gyártmányrajzhoz képest, de szórása kicsi. Lyuk távolsága a csővégtől: digitális, 150-es tolómérővel végeztem a mérést, a szükséges számításokkal. A munkadarabok mérete egyezik a gyártmányrajzon feltüntetettel. Szórása kicsi.

46 Méret megnevezése Elpárologtató cső végének hossza, mm Lyuk távolsága a végtől, mm Lyuk átmérője, mm Első ív szögeltérése, Hajlítási síkok által bezárt szög, Első ív szögeltérése: digitális szögmérővel végeztem a mérést, az első egyenes csőszakasz leszorításával. Ez a szög minden esetben kisebb, a rajzhoz képest. A mintadarab esetében ez a szög 0º. Az első és második hajlítási sík által bezárt szög: digitális szögmérővel végeztem a mérést. Az értékek szórása kicsi. 6. táblázat: Elpárologtató cső mérési adatok Névleges méret 244,50 25,45 5,10 1,75º 36,00 Alsó tűrés -1,00-0,20-0, ,00º felső tűrés 1,00 0,20 0, ,00º 1. próbadarab 244,21 25,04 4,87 1,00º 38,00º 2. próbadarab 244,65 24,50 4,87 1,20º 39,00º 3. próbadarab 245,19 24,90 4,8 1,10º 37,50º 4. próbadarab 244,29 25,18 4,86 1,20º 37,60º 5. próbadarab 244,22 24,67 4,91 0,90º 37,40º Minta 247,15 25,66 4,93 0,00º 39,00º Min. érték 244,21 24,50 4,80 0,00º 37,40º Max. érték 247,15 25,66 4,93 1,20º 39,00º Átlag 244,95 24,99 4,87 0,90º 38,08º Szórás 1,14 0,41 0,05 0,46º 0,74º Az ammónia cső esetében Öt darab ammónia csövön, illetve a mintadarabon végeztem méréseket. Összesen hat geometriai méretet dokumentáltam. Az alábbi táblázatban a mérési eredmények láthatók. A mérések kivitelezése: Hegesztendő vég magassága: digitális, 600-as magasságmérővel végeztem a mérést úgy, hogy a két középső csőszakasz mentén fektettem fel az asztalon. Körülbelül 3-4 mm-el kisebb értékeket mértem a térbeli modellről levett mérethez képest. Szórása ennek is kicsinek mondható.

47 Méret megnevezése Hegesztendő vég magassága, mm Másik vég magassága, mm Első hajlítás szöge, Végpontok távolsága, mm Hegesztendő vég hossza, mm Második szakasz hossza, mm Másik vég magassága: digitális, 600-as magasságmérővel végeztem a mérést úgy, hogy a két középső csőszakasz mentén fektettem fel az asztalon. A mért értékek körülbelül megegyeznek a térbeli modellen mért értékkel, tűrésmezőn belül vannak. Első hajlítás szöge: mechanikus és digitális szögmérővel is elvégeztem a mérést. A mért értékek szórása kicsi, de körülbelül 2º-al nagyobbak, a gyártmányrajzhoz képest. Végpontok távolsága: a második és a harmadik szakasz mentén fektettem föl az asztalra. Az első és második szakaszt pedig merőleges léchez szorítottam. A méreteket digitális, 600-as elektromos tolómérővel mértem meg. Az értékek szórása kicsi, tűrésmezőn belül vannak. Hegesztendő vég hossza: a csöveket asztalra fektetve mérőszalag segítségével mértem meg. A mért értékek 1-2 mm-el nagyobbak a gyártmányrajzhoz képest. Második szakasz hossza: a csövet asztalra fektetve mérőszalag segítségével mértem meg. Az értékek szórása kicsi, megfelel a gyártmányrajznak. 7. táblázat: Ammónia cső mérési adatok Névleges méret 100,90 159,00 32,20º 250,60 27,00 60,30 Alsó tűrés -1,00-1,00-1,00º -2,00-1,00-1,00 felső tűrés 1,00 1,00 1,00º 2,00 1,00 1,00 1. próbadarab 96,97 158,45 34,00º 249,80 28,00 59,00 2. próbadarab 97,12 158,34 34,50º 249,89 29,00 60,00 3. próbadarab 97,27 158,19 34,00º 249,21 29,00 60,00 4. próbadarab 97,28 158,31 34,50º 249,06 28,00 61,00 5. próbadarab 97,09 158,16 34,00º 249,18 28,50 60,00 Minta 97,47 160,22 38,50º ,00 56,00 Min. érték 96,97 158,16 34,00º 246,00 28,00 56,00 Max. érték 97,47 160,22 38,50º 249,89 33,00 61,00 Átlag 97,20 158, 61 34,92º 248,86 29,25 59,33 Szórás 0,18 0,79 1,77º 1,44 1,89 1,75

48 A hegesztési kísérletek elvégzése A merőleges kötések elkészítése Megkíséreltem a merőleges kötés létrehozását az előző fejezetben ismertetett módon megvizsgált munkadarabok esetében. Sajnos azonban azt tapasztaltam, hogy nem jött létre minden darabon az elfogadható minőségű kötés. A merőleges kötéseknek körülbelül az egyharmada bizonyult elfogadhatónak a vizuális vizsgálat során, ugyanis a munkadarabok nagy részén a hőhatásövezet nem volt folytonos körbefutású, hanem hol szélesebb, hol keskenyeb volt. Ebből arra következtetek, hogy alapvetően az a probléma, hogy nem jön létre a megfelelő kontaktus az elpárologtató csövön kialakított lyuk pereme és az ammónia cső kúpos vége között. Első sorban a lyuk pozícióját vizsgáltam meg. Azt tapasztaltam, hogy mindegyik elpárologtató cső esetében a lyuk óramutató járásának megfelelő irányban a készülékkel szemben állva el van fordulva a már korábban említett mintadarabon lévő lyukhoz képest. Vagyis amikor a készüléken lévő szögtárcsát úgy állítottam be, hogy a mintadarabon a lyuk tengelye függőlegesen álljon, akkor a munkadarabokon a lyuk el volt fordulva minden esetben. Elképzelhető, hogy ez az eltérés a hajlító gépnél való helytelen pozícionálás eredménye. Azonban ha ez jelentené a probléma forrását, akkor arra számítanék, hogy a lyuk hol az egyik, hol a másik irányba van elfordulva. A hegesztő készüléken lévő szögtárcsát körülbelül 13º-ra kellett állítanom ahhoz, hogy függőleges legyen a lyuk tengelye (mintadarab esetén ez a szög 3º volt). Ebben a pozícióban azonban az elpárologtató cső megakadályozza, hogy az ammónia cső nekidőljön a fix elektródnak. Így az ammónia cső tengelye, és a lyuk tengelye nem esik egybe, szöget zárnak be egymással. 32. ábra: Az ammónia csövet nem lehet beleilleszteni a fix eletródba

49 A párhuzamos kötések elkészítése A párhuzamos kötésekkel szemben nincsenek különösebb követelmények támasztva. Funkciója csupán annyi, hogy biztosítsa a két csőszakasz együttfutását. Erre azért van szükség, mert a hőcserélési folyamat így tud végbemenni. Ezek a kötések nincsenek kitéve külső igénybevételnek. A hegesztési folyamat elvégzése során a munkadarab megfogó készülékbe helyezése nehézkes, különösen az ammónia cső végének rögzítése. Valamint a készülék túl nehéz, amelynek emelgetését hosszútávon megterhelőnek találom. Mindezek ellenére gond nélkül el tudtam készíteni a négy darab párhuzamos kötést a munkadarabokon, és a kötések megfelelő minőségűek voltak. Ez a munkaállomás azért nincs bevezetve gyártásba, mert ugyanazon a VFI hegesztő állomáson elkészítik, ahol a merőleges kötéseket is Az ammónia cső és az elpárologtató cső merőleges kötésének további vizsgálata Az előbbi fejezetben ismertetett kísérleteimből arra a megállapításra jutottam, hogy az elpárologtatón lévő lyuk tengelye és az ammónia cső hegesztendő végének tengelye nem esik egybe. A probléma megszüntetésére két lehetséges megoldást látok. Az egyik lehetőség, hogy az ammónia cső végén lévő hajlítás szögének növelésével elérhetem, hogy az ammónia cső belesimuljon a fix felső elektródba, anélkül, hogy az ammónia cső beleütközzön az elpárologtató csőbe. Ezt felismerve elkezdtem kísérletezni az ammónia cső hajlítási szögének növelésével. Azt tapasztaltam, hogy a hajlítási szöget 40-42º-ra növelve jobb kontaktus érhető el, de az ammónia cső tengelye és a lyuk tengelye így sem esik egybe teljesen. Az alábbi makroszkópi felvételen jól megfigyelhető ennek hatása (33. ábra). A jobb oldali részen nagyon kicsi a hőhatásövezet, illetve nagy mértékű fröcskölés nyoma látható.

50 ábra: Merőleges kötés csiszolatának makroszkópi felvétele Továbbá az ammónia cső nekinyomódik az elpárologtató csőnek, amikor a felső elektródok összezárnak. Ennek következtében a párhuzamosan futó összehegesztendő csőszakaszok eltávolodnak egymástól. Ezzel véleményem szerint jelentős mértékű maradó feszültség keletkezik mind a merőleges, mind a párhuzamos kötés létrehozása során. Próbálkozásaim alapján az ammónia cső hajlítási szögének körülbelül 46º-osra növelésével elérhető, hogy a cső merőlegesen álljon, azonban szükséges az utolsó szakasz hosszának csökkentése (körülbelül 6 mm-el) ahhoz, hogy pozícióba lehessen helyezni az ammónia csövet. Azonban ezt a megoldásváltozatot elvetettem, mivel a gyártmányrajz szerint az ammónia cső végének hajlítási szöge 32,2, a szöget 46 -ra növelve jelentős mértékben eltérnék a gyártmányrajztól. Másik lehetőség az elpárologtató csövön lévő lyuk helyzetének változtatása. Tehát megpróbáltam olyan elpárologtató csöveket előállítani, amelyeken a lyuk optimális pozícióban helyezkedik el. Ezt úgy értem el, hogy az elpárologtató csöveket hajlító célgépbe az előgyártmányt kissé elfordítva helyeztem bele. Ily módon sikerült olyan munkadarabokat előállítanom, amelyeken a hegesztendő lyuk megfelelő a mintadarabon lévő lyukhoz hasonló pozícióban van. A hegesztő készüléken a szögtárcsa 3 -ra volt állítva. Az alábbi képeken látható, hogy az ammónia cső már merőlegesen áll a lyuk fölött.

51 ábra: Az elektródba mart vájatba illeszkedő ammónia cső 35. ábra: Szépen együtt futó ammónia cső és elpárologtató cső szakaszok A párhuzamosan futó csőszakaszok is szépen illeszkednek egymáshoz. A pofák összezárásakor az elpárologtató cső nem nyomódik neki az ammónia csőnek, ahogy az korábban megtörtént. Ebben az esetben nincs szükség az ammónia cső geometriájának megváltoztatására, az ammónia csövet be lehet illeszteni a fix elektródba. A cső végének tengelye függőleges pozícióban van. Az így kialakított próbadarabokkal elvégeztem a hegesztési kísérleteket. A szemrevételezéskor a kötéseket megfelelőnek minősítettem, a hőhatásövezet kellően nagy mértékű és folytonos körbefutású volt a munkadarabokon. Ezek után a kötéseket

52 nyomáspróbának vetettem alá. A kísérlet elvégzése úgy történik, hogy az ammónia cső végét, illetve az elpárologtató cső másik végén lévő lyukat behegesztik lánghegesztő eljárással, az elpárologtató cső nyitott végére pedig egy csatlakozót hegesztenek. A csatlakozó segítségével a munkadarabot csatlakoztatjuk a nyomáspróbázó berendezéshez. A munkadarabot víz alá helyezzük, és szépen lassan növeljük a csőszerkezetben a nyomást egészen 60 bar nyomásig. Amennyiben nem tapasztalunk semmilyen rendellenességet, fenntartjuk a terhelést körülbelül tíz másodpercig, majd lassan levesszük a nyomást. Ugyanezzel az eljárással és ezen a nyomáson tesztelik az elkészült abszorpciós aggregátokat, mielőtt felszerelik a hűtőszekrény hátuljára. A nyomáspróba során nem tapasztaltam szivárgást, tehát a kötések elfogadhatók. A nyomáspróba után csiszolatokat készítettem a merőleges kötésekről. Sajnos több makroszkópi felvételen is láthatók voltak anyagfolytonossági illetve összeolvadási hibák, ahogyan az alábbi ábrán is látható. Ezen kötések élettartama megkérdőjelezhető. 36. ábra: A merőleges kötés csiszolatának makroszkópi felvétele Tehát az elpárologtató csövön lévő lyuk pozíciójának módosításával sikerült javítani a hegesztett kötések minőségén. A reprodukálhatóan jó minőségű kötés létrehozásának biztosításához mindenképpen szükség lenne a hajlításnál az elpárologtató csövet valamilyen pozícionáló készülék segítségével helyezni a hajlító gép patronjába. Azonban nem kis kihívást jelenthet egy olyan pozícionáló készülék készítése, amely kellő pontosságú.

53 Az általam végzett makroszkópi vizsgálatok menete: 1. Sarokköszörű segítségével a próbatest kimunkálása a munkadarabból oly módon, hogy a megfelelő metszet kerüljön felszínre. 2. A vizsgálandó felület csiszolása, polírozása Struers LaboPol-1 típusú berendezés segítségével. Két lépésben történik, először 125 µm (US#120) típusú csiszolóvászonnal vízhűtés mellett, majd 18 µm (US#500) típusú csiszolóvászonnal a lehető legsimábbra polírozzuk. 3. Ezt követően 4 százalékos NITAL oldatban kimaratjuk a felületet annak érdekében, hogy a kötés egy kissé elszíneződjön, ezáltal jobban szemügyre vehető legyen. 4. Az oldatból kivéve bő víz alatt alaposan megmossuk a próbatestet, hogy a résekből is eltávolítsuk a marószert, majd sűrített levegő segítségével megszárítjuk. 5. Végül Euromex digitális mikroszkóp segítségével tanulmányozzuk a kötést, illetve felvételt készítünk arról.

54 A TECHNOLÓGIAI PARAMÉTEREK MEGHATÁROZÁSA A továbbiakban a merőleges kötés ellenállás-dudorhegesztésénél alkalmazandó technológiai paraméterek meghatározásával foglalkozom. A fentebb ismertetett kísérletek során szerzett tapasztalatokat felhasználva igyekeztem kikísérletezni a helyes technológiai paramétereket. A hegesztési paraméterek beállítására szolgáló panel a 37. ábrán látható. Az ábrán egyes számmal jelöltem az időtartamok beállítására szolgáló ablakot. Itt periódusban lehet megadni az előszorítási időt, a hegesztési főidőt, az utánsajtolási időt és a szünet időt. Kettes számmal jelölt potenciométerrel az áramfelfutási idő állítható be szintén periódusban. A hármas számúval pedig az áram erősségét lehet beállítani százalékos értékben, sajnos a vállalatnál nem állt rendelkezésünkre megfelelő dokumentáció arról, hogy milyen nagyságú áramerősség érhető el ezzel a hegesztő berendezéssel. A négyes számú kapcsolóval be lehet állítani, hogy árammal vagy áram nélkül menjen végbe a hegesztési ciklus. 37. ábra: A hegesztő berendezés paraméter beállító panelje A korábbi hegesztési kísérleteim során bizonyossá vált, hogy a legnagyobb problémát a nem megfelelő kontaktus jelenti. Ennek okán megpróbáltam növelni a sajtolóerő mértékét, hogy az annak hatására bekövetkező képlékeny alakváltozások segítségével hozzam létre az optimális kontaktust. Azonban a sajtolóerő növelésével azt tapasztaltam, hogy az elektródok elcsúsznak az ammónia csövön, a jelenlegi megfogó szerkezet nem alkalmas a megnövelt elektróderő átadására. Az elektródpár szorítóerejének növelése pedig nem tanácsos az ammónia cső esetleges roncsolódása miatt. Az elektróderőt a nyomás beállítására szolgáló szelep segítségével beállítottam

55 arra a maximális értékre, amikor még nem csúszik meg az elektródpár az ammónia csövön, ez körülbelül 1,75 bar nyomáson volt. Sajnos nem állt rendelkezésemre megfelelő dokumentáció arról, hogy az adott nyomás mekkora sajtolóerőt jelent kn-ban ennél a hegesztő berendezésnél. Továbbá a nagyobb hőmennyiség bevitelével is kísérleteztem a jobb összeolvadás érdekében. A keletkező hőmennyiség növelésének egyik módja a hegesztő áramerősség növelése. Azt tapasztaltam, hogy az áramerősség fokozatos növelésével a fröcskölés mértéke is egyre jelentősebb lett. Véleményem szerint ennél a kötésnél csak nagyon minimális fröcskölés megengedett, hiszen a munkadarabok rendkívül kis felületen érintkeznek, és a fröcskölés következtében pont az érintkezési pontokról kerül ki az anyag, jelentős mennyiségű hőt is elvonva az alapanyagoktól. Ezt figyelembe véve a hegesztő áramerősséget 77%-ban maximalizáltam. A hőbevitel mennyiségének növelésének másik módja a hegesztési idő növelése. A következőkben egy, kettő és három periódusos hegesztéssel kísérleteztem. Az egy periódussal történő hegesztés sikertelen volt. Kísérletet tettem a 3 periódusos hegesztési idővel történő hegesztésre, amelynek az eredménye az lett, hogy az ammónia cső anyaga kissé rálapult az elpárologtató csőre, vagyis az olvadt alapanyag került a felszínre, ami ezáltal érintkezett a levegő gázaival. 38. ábra: A 3 periódusos hegesztési idővel készített kötés Mivel a hegesztési idő csak egész periódusban választható meg, így a két periódussal történő hegesztés bizonyult a legjobb megoldásnak. Ezek alapján a technológiai paramétereket a következő táblázatban összegzem.

56 táblázat: A hegesztő eljáráshoz tartozó technológiai paraméterek Előtartási idő, per. Utántartási idő, per. Hegesztési idő, per. Áramfelfutás, per. Áramerősség, % Elektróderő, bar ,3 77 1,75 Az ilyen módon meghatározott technológiai paraméterek mellett több munkadarab hegesztését is elvégeztem. A kötések vizuális vizsgálata során megállapítottam, hogy az ammónia csövön a hőhatásövezet minden esetben megfelelő méretű és egyenletesen körkörös mintát mutat. Az elpárologtató csövön is meg lehetett figyelni egy rendkívül kismértékű, de szabad szemmel is látható hőhatásövezetet. Ezek után az elkészült munkadarabon elvégeztem a nyomáspróbát. A kísérlet során nem tapasztaltunk semmilyen mértékű szivárgást sem, tehát a kötések jónak mondhatók. Ezután az elpárologtató cső tengelyével párhuzamos síkban metszetet készítettem a merőleges kötésről, majd tanulmányoztam azt. Ennek makroszkópi felvétele a 39. ábrán látható. A kísérlet igazolja, hogy jó minőségű kontaktus megvalósítása esetén a jelenleg alkalmazott technológiai paraméterek alkalmasak az elvárt kötés megvalósítására. 39. ábra: A második merőleges kötés makroszkópi felvétele

57 A KRITIKUS MÉRETEK TŰRÉSEINEK MEGHATÁROZÁSA A továbbiakban a merőleges dudorhegesztés szempontjából kritikus geometriai méretek tűréseinek meghatározásával foglalkozom. Ezek a méretek az elpárologtató csövön lévő lyuk tűrései, illetve az ammónia cső végén lévő hajlítás tűrése. Az elvégzett kísérletek alapján úgy gondolom, hogy csak nagyon kis mértékű eltérés engedhető meg. Ugyanis, ha a felületek helyileg nem érintkeznek, vagy érintkeznek, de nem adódik át a kellő mértékű sajtolóerő, akkor nem jön létre a megfelelő minőségű kötés. Először az elpárologtató csövön lévő lyuk tengelyének a dőlésszögét vizsgáltam meg azt, hogy mennyire fordulhat el a cső tengelyére merőleges síkban. Természetesen ez az eltérés a hegesztő készüléken lévő szögtárcsa segítségével bizonyos határok között korrigálható. Azonban ez sorozatgyártásba szánt technológia, ahol nem életszerű, hogy a dolgozó minden munkadarabnál külön beállítsa a szögtárcsát. A lyuk tengelyének dőlésszögét a lyukasztó készülék pontossága, illetve a hajlító gépbe helyezett munkadarab pozícionálásának pontossága határozza meg. Az elpárologtató csövön lévő lyuk helyzetének tűrését úgy próbáltam meghatározni, hogy először beállítottam a hegesztő készüléken lévő szögtárcsát úgy, hogy a lyuk tengelye függőleges legyen, majd ehhez képest elfordítottam bizonyos szöggel a szögtárcsát. Először 5 -os eltéréssel kezdtem. Két munkadarab hegesztésén keresztül megállapítottam, hogy az eredmény rendkívül kiszámíthatatlan, az első esetben ekkor a hegesztő gépet kezelő ember szemszögéből jobbra volt eltolódva a lyuk a hőhatásövezet folytonos, azonban a második esetben a lyuk balra volt eltolódva az egyik oldalon egyáltalán nem jött létre kötés. 40. ábra: Az 5 -os eltéréssel készített kötések

58 A bal oldali képen a hegesztés során bekövetkező nagymértékű fröcskölés nyomai is felfedezhetők. Nyilvánvaló, hogy a megbízható technológiához nem engedhető meg ekkora hiba a lyuk helyzetét tekintve. Ezért a következő munkadarabokat 3 -os szögeltéréssel hegesztettem meg. Ezek a kötések jellegre hasonlóak lettek, azonban ebben az esetben is túlzott mértékű fröcskölést tapasztaltam, illetve az elpárologtató csövön a hőhatásövezet kisebb volt a kelleténél. Ekkora eltérés már talán megengedhető lenne, azonban a hegesztő gépet kezelő személy részéről gondos odafigyelés, és a szögtárcsa esetleges állítása szükséges lehet. 41. ábra: A 3 -os eltéréssel készített kötések A következők során olyan kötéseket készítettem, melyeknél csupán 1 -os eltérést állítottam be. Az eredmények hasonlóak lettek, mint abban az esetben, amikor igyekeztem a lyuk tengelyét pontosan függőleges helyzetbe állítani. Az ammónia csövön a hőhatásövezet minden esetben körkörös, és az elpárologtató csövön is látható volt a keskeny hőhatásövezet. 42. ábra: Az 1 -os eltéréssel készített kötés

59 A kísérlet eredményei alapján megállapítottam, hogy a lyuk helyzetének tűrése +/ 1. Tehát, a lyuk tengelye egy fokkal elfordulhat a névlegestől, mert ekkor még a kúpos kialakítású ammónia cső és a sajtolóerő segítségével létrehozható a megfelelő minőségű érintkezés a két felület között. Ezután az elpárologtató csövön lévő lyuk fedéllel ellátott végtől mért távolságának tűrését vizsgáltam meg. Ennek a méretnek a pontosságát alapvetően a lyukasztó készülék határozza meg. A korábbi hegesztési kísérleteim során megállapítottam, hogy ez a méret különösen fontos a merőleges kötés szempontjából, mivel, az ammónia cső pontosan illeszkedik a felső elektródpárba, így a kúpos kialakítása ellenére sem tudja megfelelően korrigálni az axiális irányú eltérést. Ezáltal nem alakul ki körkörösen a megfelelő kontaktus. A különböző elpárologtató cső típusokon a lyuk végtől mért távolsága eltérő, ezért ennek beállítására a hegesztő készüléken egy menetes ütköző segítségével van lehetőség. Ezt kihasználva végeztem hegesztési kísérleteket az optimálistól eltérő helyzetekben. Előszőr körülbelül egy milliméteres eltéréssel végeztem hegesztéseket. Sajnos pontos mérést nem tudtam kivitelezni. A kötéseket töretvizsgálatnak vetettem alá, vagyis a felhegesztett ammónia csövet kitörtem a helyéről annak érdekében, hogy megvizsgáljam az ammónia csövön kirajzolódó hőhatásövezetet. Az alábbi ábrán látható, hogy az egy milliméteres eltérés elég volt ahhoz, hogy a kötés sikertelenné váljon, ugyanis a lyuk jobb oldalán nem alakult ki az a vékony hőhatásövezet. 43. ábra: A lyuk axiális irányban történő eltolódásának következménye

60 Ezután 0,5-0 milliméteres eltéréstartományban hajtottam végre próbahegesztéseket. Egy ilyen kötés elpárologtató csöve látható a következő ábrán. A lyuk körül a keskeny hőhatásövezet jól látható, a kötést megfelelőnek minősítettem. Tehát a lyuk végtől mért távolságának elfogadható eltérése ± 0,5 mm. 44. ábra: A 0,5 milliméteres eltéréssel készített kötés elpárologtató csöve Végül az ammónia cső végén lévő hajlítási szög tűrésének meghatározásával foglalkoztam. A készülék kialakításánál fogva a szorító pofák mindig igyekeznek a cső végét függőleges helyzetbe kényszeríteni. Viszont a hajlítás utáni csőszakasz elhelyezkedése változik a hajlítási szög módosításával, és kialakul a már korábban említett jelenség, hogy a két cső egymásnak nyomódik, megakadályozva az ammónia cső fix elektródba való illeszkedését. A hajlítási szög növelésével a merőleges kötés gond nélkül létrehozható, azonban a párhuzamosan futó csőszakaszok elállnak egymástól, így amikor azokat a csöveket rögzítjük a csövek párhuzamos kötése egymáshoz, akkor kismértékű maradó feszültség keletkezik a hegesztett szerkezetben. Úgy tapasztaltam, hogy a névleges szögtől való 2 -os eltérés még nem jelenthet problémát. Ezzel szemben a hajlítási szög csökkentésével kapcsolatban már mások a tapasztalataim. A hajlítási szög csökkentése azt eredményezi, hogy az elektródok összezárásakor az ammónia cső vége nem tud megfelelően függőleges helyzetbe állni, mivel a párhuzamosan futó csőszakaszok mentén az ammónia cső nekifeszül az elpárologtató csőnek. Ha az ammónia cső nem merőleges az elpárologtató cső tengelyére, akkor nem jön létre a megfelelő kontaktus az ellenállás-hegesztéshez, ezért ebben az irányban nem megengedhető az eltérés. Ennek megfelelően az ammónia cső végén lévő hajlítási szög tűrésének a +2 / 0 -ot javaslom.

61 JAVASLATOK A KÖTÉS VIZUÁLIS ÉRTÉKELÉSÉRE, ÉS SZÚRÓPRÓBASZERŰ RONCSOLÁSOS ELLENŐRZÉSÉRE Mint ahogyan a legtöbb gyártási folyamat esetében, úgy a hegesztés során is rendkívül fontos, hogy a létrehozott terméket leellenőrizzük, annak megfelelőségéről meggyőződjünk. Ezek a vizsgálatok általában költséggel járnak, illetve növelik a gyártási időt mégis szükséges, mert selejtet gyártani a legnagyobb veszteség. Minden egyes legyártott aggregát mielőtt a festőkamrába kerülne nyomáspróbán esik át. Természetes, ha valamelyik dudorhegesztett kötés nem megfelelő, akkor az itt általában kiszűrhető, de a hibák javítása ebben az állapotban már sokkal nehezebb és költségesebb, ezért mindenképpen érdemes a kötéseket azonnal az elkészülésük után valamilyen módon és gyakorisággal ellenőrizni. A legkézenfekvőbb ellenőrzési módszer a vizuális vizsgálat, más néven szemrevételezés. Ez minden egyes darabon elvégzendő a hegesztő berendezés mindenkori kezelője által. A vizsgálat abból áll, hogy a dolgozó körbeforgatja a munkadarabot és megvizsgálja a hőhatásövezetet. Jó minőségű kötés esetében az ammónia csövön a hőhatásövezet 2-3 mm széles folytonos sávban fut körbe. Továbbá az elpárologtató csövön is van egy nagyon keskeny hőhatásövezet körbe az ammónia cső csatlakozásánál. Ez utóbbi nagyon fontos, ugyanis a kísérleteim során néhányszor azt tapasztaltam, hogy az ammónia csövön kialakult az elvárt hőhatásövezet, de az elpárologtató csövön nem, és ezeknél a kötéseknél nem is jött létre a megfelelő összeolvadás. A vizuális vizsgálathoz az is hozzátartozik, hogy hegesztés során figyelni kell a fröcskölést, hiszen a nagy mértékű fröcskölés önmagában utal a kötés sikertelenségére. Ezen felül fontosnak tartom a kötések roncsolásos vizsgálatát. A merőleges kötés esetében töretvizsgálat elvégzését javaslom minden huszadik elkészített munkadarabon. Később ammennyiben a kötések megfelelőnek bizonyulnak, ez a szám ötvenre növelhető. A töretvizsgálat abból áll, hogy kézzel kitörjük az ammónia csövet a helyéről. A jó minőségű kötést legalább tízszer egyik, illetve másik irányba kell hajtogatni, mire a cső kitörik a helyéről. Miután az ammónia cső kitört érdemes megvizsgálni a két

62 munkadarabon a töretfelületet, mert ahogy fentebb is említettem ilyenkor jobban megfigyelhető az elpárologtató csövön a hőhatásövezet, valamint az ammónia cső végén is látható, hogy a kötés körkörös volt-e. 45. ábra: Az elpárologtató cső és az ammónia cső töretfelülete Továbbá javaslom a napi egy makrovizsgálat elvégzését egy szúrópróbaszerűen kiválasztott kötésen. Javaslom, hogy a metszetet az alpárologtató csőre merőleges síkban munkálják ki, mert akkor ellenőrizni lehet a lelapolás megfelelőségét az elpárologtató csövön. A makrovizsgálatra azért van szükség, hogy segítségével ki lehessen szűrni az olyan anyagfolytonossági és összeolvadási hibákat, amelyek jelenlétekor a kötés ugyan még elviseli a nyomáspróbát, de csökkentheti annak élettartamát.