-'./G <9KLEVÉ'L. Gc4pár Ma.rc:,illt. ~~~~I~~)~~;<)-3:j~1~.o:~1 ~ \ ME\ ~ .1/'- etjvv2!26(1987 ~e:tt, ~ 1l~~ lfí~(óru..wr; 'B~LeN~ GépiparÍ/T~E~eMAlet

Átírás

1 -'./G.1/'- 'o "--~\ TEC1'I."..- 1\1 \ 0.. ~ \ ME\ ~ \ I - \ / <9KLEVÉ'L Gc4pár Ma.rc:,illt ~~~~I~~)~~;<)-3:j~1~.o:~1 Y~e; etjvv!6(1987 ~e:tt, ~ 'B~LeN~ GépiparÍ/T~E~eMAlet,. 1l~~ lfí~(óru..wr;

2 HEGESZTÉSI NYÁRI EGYETEM PROGRAMFÜZET, 013. július 5-7.

3 PROGRAM 10:00-1:00 Érkezés, regisztráció (E/6 kollégium) július 5. (péntek) július 6. (szombat) július 7. (vasárnap) 08:00-09:00 09:30-11:00 11:00-11:15 Reggeli (Menza) 3. Ellenálláshegesztési blokk (C/ Műhelycsarnok, 35. előadó) 9:30-9:50 Dr. Török Imre (ME-MTT): Ellenálláshegesztés elméleti alapjai 9:50-10:10 Prém László (ME-MTT) Kutatási tapasztalatok az ellenállásponthegesztésben 10:10-11:00 Tóth László (Rehm Hegsztéstechnika Kft.) Gyakorlati tapasztalatok az ellenálláshegesztésben (Bemutató) Kávészünet 4. Hozag- és segédanyagok a hegesztésben blokk 08:00-9:00 Reggeli (Menza) 9:00 Szállás elhagyása, hazautazás 14:00-15:45 16:00-17:30 18:00- :00 Ebéd (Menza), egyetemtúra Megnyitó. bemutatása. (C/ Műhelycsarnok, 35. előadó) 1. Nagyszilárdságú acélok, hegeszthetőségük 14:00-14:30 Prof. Dr. Tisza Miklós (ME-MTT): Napjaink nagyszilárdságú acéljai 14:30-15:00 Gáspár Marcell (ME-MTT): Nagyszilárdságú acélok hegeszthetősége 15:00-15:30 Sas Illés (Fortaco Zrt.): Gyakorlati tapasztalatok a nagyszilárdságú acélok hegesztésében 15:30-15:45 Kérdések. Hegesztő és Anyagvizsgáló Laboratórium megtekintése Migatronic Kft. bemutatója Vacsora és borkóstolás (Tállya) Utazás külön autóbusszal. Indulás az E/1 kollégium elől. 11:15-1:00 1:00-13:30 13:30-14:00 1:00-13:30 13:30-15:15 15:15-15:30 15:30-17:00 17:00-18:30 18:30-19:30 0:00-3:00 3:00- ZTE Bodorkós Gergely (Rechnen Hegesztőház Kft.): Különböző szilárdságú anyagok kötőhegesztése Kerekes Zoltán (SIAD Kft.): Védőgázok szerepe a hegesztésben Ebéd (Menza) 5. Hegesztő Berendezések: Froweld Kft. bemutatója (C/ Műhelycsarnok Hegesztő Laboratórium) Kávészünet 6. Technológiai tervezés, esettanulmányok (C/ MTT) 7. Hajógyári kerekasztal beszélgetés (C/ Műhelycsarnok, 35. előadó) Vacsora (Menza) Éjszakai fürdőzés a Barlangfürdőben

4 Kurzusleírások: # Blokk megnevezés Tervezett téma 1 Nagyszilárdságú acélok, hegeszthetőségük Laborlátogatás 3 4 Ellenállásponthegesztés a járműiparban Hozag- és segédanyagok a hegesztésben Nagyszilárdságú acélok fogalma, csoportosítása és lehetséges típusai. Nagyszilárdságú acélok hegeszthetősége. Gyakorlati tapasztalatok a nagyszilárdságú acélok hegesztésében. Hegesztő és Anyagvizsgáló Laboratóriumok Ellenállásponthegesztés elmélete. Új kutatási eredmények ismertetése vékonylemezek ellenállásponthegeszéséről. Az ellenállásponthegesztő gépek fejlesztési irányai. Hozaganyag a gyártásától a felhasználásig (tervezés, kiválasztás, alkalmazás). Hegesztési segédanyagok. Tervezett meghívott vállalatok/személyek Fortaco Zrt. (korábban Jászberényi Aprítógépgyár) Migatronic Kft. Rehm Hegesztéstechnika Kft. Rechnen Hegesztőház Kft. SIAD AG Kft. Megjegyzés Fortaco Zrt. + Mechnaikai Technológiai Tanszék (kutatómunka) Bemutatók: hideghuzalos AWI (Migatronic Kft.) lineáris dörzshegesztés, fizikai szimulátor és hegesztési folyamatfelügyelő rendszer. Rehm Hegesztéstechnika Kft. + Mechanikai Technológiai Tanszék (kutatómunka) - 5 Hegesztő Berendezések Korszerű hegesztőberendezések és eljárások Froweld Kft. Bemutató a Hegesztő Laboratóriumban 6 Technológia tervezés A résztvevők 10 fős csoportokban megtanulják és gyakorolják a technológia tervezés folyamatát Résztvevők számának függvényében gyakorló hegesztőmérnökök meghívása Egy acélszerkezet valamely kiválasztott alkatrészének gyártását kell megtervezni. (hegesztési sorrendterv, hegesztéstechnológia, költség, vizsgálatok stb.) 7 Hajógyári kerekasztal beszélgetés A volt hajógyári mérnökök osztják meg tapasztalataikat és élményeiket képek és technológiák bemutatásán keresztül Dr. Hajós Sándor, Kristóf Csaba, Dr. Palotás Béla, Nagy Ferenc, Markó Péter, Interaktív jellegű, a hallgatóságnak lehetősége van kérdéseket feltenni.

5 NAGYSZILÁRDSÁGÚ ACÉLOK HEGESZTHETŐSÉGE Tartalom Nagyszilárdságú szerkezeti acélok tulajdonságai Nagyszilárdságú acélok hegesztésének nehézségei: Hőhatásövezet Hidegrepedések Hegesztéstechnológia tervezésének lépései Hozaganyagválasztás szempontjai Hegesztési kísérletek Gáspár Marcell, PhD hallgató IWE/EWE mérnök 1 Téma jelentősége, aktualitása Nagyszilárdságú acélok alkalmazhatósága Nagyszilárdságú acélok alkalmazási területei: Szelvényméretek csökkentése Sajáttömeg csökkentése Alapanyag megtakarítás Üzemanyag megtakarítás Gazdasági szempont Környezetvédelmi szempont Fajlagosan nagyobb anyagköltség Alapanyag Hozaganyag Tervezési kihívások (pl. fáradás) Hegesztési kihívások 3 4 Vasalapú ötvözetek MSZ CR ISO szerinti besorolása [MSZ CR ISO 15608] 1. Acélok,amelyek folyáshatára: R eh 460 MPa. Termomechanikus kezelt acélok, amelyek folyáshatára: R eh > 360 MPa 3. Nemesített és/vagy kiválásosan keményedő nem korrózióálló acélok, amelyek folyáshatára: R eh > 360 MPa 1.1 R eh 75 MPa MPa < R eh 360 MPa 1.3 Normalizált acélok, R eh > 360 MPa 1.4 Légköri korrózióval szemben fokozottan ellenálló acélok MPa < R eh 460 MPa. R eh > 460 MPa 4. Melegszilárd I. (Vanádiummal kissé ötvözött Cr-Mo-(Ni) acélok) 5. Melegszilárd II. (Vanádium mentes Cr-Mo acélok) 6. Melegszilárd III. (Vanádiummal ötvözött Cr-Mo-(Ni) acélok) 3.1 Nemesített acélok, amelyek 360 MPa < R eh 690 MPa 3. Nemesített acélok, amelyek R eh > 690 MPa 3.3 Kiválásosan keményedő acélok, amelyek R eh > 690 Mpa 7. Ferrites, martenzites vagy kiválásosan keményedő korrózióálló acélok 8. Ausztenites korrózióálló acél 9. Nikkellel ötvözött acél (pl. hidegszívós acélok egy csoportja) 10. Ausztenit-ferrites (duplex) acélok 11. Az 1-es csoportba tartozó acélok, de 0,5 < C 0,5 karbontartalommal Nagyszilárdságú szerkezeti acélok Típusai: Normalizált vagy normalizáló hengerléssel gyártott (N), Termomechanikusan hengerelt (M), Kiválásosan keményített (A), Nemesített (Q) 5 6

6 Termomechanikusan kezelt acélok Nemesített nagyszilárdságú szerkezeti acélok Jellemzői: kis C-tartalom (< 0,16%), kevesebb ötvöző, ezáltal kisebb karbonegyenérték, kissé növelt Mn%, Nb ötvözés (0,03...0,05%, esetleg + Ti), folyáshatár: MPa, perlitszegény vagy perlitmentes (ferrit + bénit) szövetszerkezet. Kisebb ( ºC hengerlési hőmérséklet => túlhűtött ausztenit a nagy hengerlési nyomás miatt. Sok csírán indul meg a kristályosodás. Különösen finomszemcsés, homogén szövetszerkezetüknek köszönhetően kiválóan alkalmasak hidegalakításra és ezért nagyon kis hajlítási sugarakat lehet alkalmazni. A hidegalakíthatóságra az acél jelölésében C betű utal. Az L betű pedig az alacsony hőmérsékleten történő alkalmazásra utal. Elongation, A in % R m x A = Ultimate Tensile Strength, R m in MPa Nemesített nagyszilárdságú acélok S960QL, N=1000x, % HNO Szerkezeti acélok hegeszthetősége Graville diagram: I. - problémamentesen hegeszthetők II. - alulról korlátozott hőbevitel alkalmazása szükséges III. - előmelegítés + korlátozott hőbevitel Hegesztési nehézségek Keménységcsúcsok és minimumok a hőhatásövezetben: - Keménységcsúcs oka: edződési hajlam => durvaszemcsés tűs martenzit jelenhet meg, ami kedvez a hidegrepedések megjelenésének! - Kilágyulás oka: megeresztés hatása Keménység, [HV] Korona Gyök Lenyomat 9 10 Hegesztési nehézségek Hidegrepedések Hidrogéndiffúzió Húzófeszültség jelenléte (zsugorodás korlátozottsága) Jelentős karbonegyenérték: 0,5<CEV S960Q <0,65 Mn Cr + Mo + V Cu + Ni CEV = C Előmelegítés Indoka: beedződés megakadályozása (kisebb hűlési sebesség, kevesebb martenzit), kedvezőbb feltételek a hidrogén távozására, kisebb belső feszültség. T elő meghatározása: Uwer-Höhne módszer (EN 1011-) Korlátozott rétegközi hőmérséklet Szabályozott alacsony vonalenergia de Φ EV = = ds v Technológiai követelmények s Tpre = 697 CET th + 6 H 35 + ( 53 CET 3) Ev 38 0,35 d Mn + Mo Cr + Cu Ni CET = C h 11 1

7 Kritikus t 8,5/5 hűlési idő t 8.5/5 hűlési idő értelmezése: A 3 hőmérsékletről ( C az acél karbontartalmától függően) 500 C-ra történő lehűlési ideje. Fázisátalakulások révén létrejövő szövetek arányának és mennyiségének becslése Probléma: állandó hűlési sebességű átalakulási diagramból kell következtetni változó hűlési sebességű folyamatokra. Kritikus t 8,5/5 hűlési idő Hűlési idők számítása analitikus úton (Rosenthal, Rykalin, Kirk és Balogh): φ 1 1 D modell: t8.5/5 = D 4 π λ cp ρ v s ( 500 T0 ) ( 850 T0 ) 3D modell: t,5d modell: t 8.5/5 3 D Határlemezvastagságok: s s s φ 1 1 = π λ v 500 T0 850 T0 8.5/5 π φ = λ v ksb cp ρ ln s 500 T 850 T.5D ,043 0, T 1 1 0,67 0,0005 T0 500 T0 850 T0 = mm π Φ 1 1 = exp 4 k sb cp ρ v 500 T0 850 T0 0 lim = Ev + lim,1 10 lim, 1 1 k sb 0 π = 4 ( ) ( 0 ) ( 0 ) ln ( 10 ) Kritikus t 8,5/5 hűlési idő Összefüggésben szereplő mennyiségek értelmezése: Hegesztéstechnológiai paraméterablak A szilárdság növelésével a hegesztéstechnológiai paraméterablak szűkül. Határgörbék: - Fekete: maximális rétegközi hőmérséklet - Narancssárga: minimális előmelegítési hőmérséklet S960QL - Piros: maximális t 8,5/5 - Kék: minimális t 8,5/ Hozaganyag megválasztásának szempontja: matching Hegesztési kísérletek Az alapanyag gyártási folyamat nem reprodukálható hegesztéskor => nagyobb ötvöző tartalom (főleg Ni) Overmatching: R y,h >R y,a Matching: R y,h =R y,a Undermatching: R y,h <R y,a => 700 MPa folyáshatár felett ajánlott Minél nagyobb szakadási nyúlással kell rendelkeznie a hozaganyagnak. Kísérletek igazolják, hogy tönkremenetel szempontjából kedvezőbb. Relatív undermatching: Az undermatching hozaganyaggal készült kötés üzemi viselkedése (ún. lágy réteg probléma) Folyamatfelügyelő rendszer Hűlési idő mérése 17 18

8 Hegesztési kísérletek S960QL Alapanyag: WELDOX960 (SSAB), s=15 mm WELDOX 960 C Si Mn P S Cr Ni 0,17% 0,% 1,6% 0,009% 0,001% 0,0% 0,05% Mo V Ti Cu Al Nb B N 0,594% 0,045% 0,003% 0,01% 0,053% 0,014% 0,00% 0,003% Hozaganyag: UNION X96 (G 89 5 M Mn4Ni,5CrMo), d=1, mm Union X96 C Si Mn P S Cr 0,11% 0,76% 1,90% 0,01% 0,009% 0,35% Mo Ni V Cu Ti Zr Al 0,57%,3% 0,004% 0,00% 0,057% 0,001% 0,00% Védőgáz: CORGON 18 (M1) Hegesztő eljárás: GMAW 135 Kísérlet az optimális t 8,5/5 hűlési idő tartomány vizsgálatára A szilárdság növelésével az optimális t 8,5/5 hűlési idő tartomány szűkül Pl. S960QL (gyártói ajánlások 5-15 s, tapasztalatok 6-10 s) Hegesztési paraméterek: I. próba Sor T elő/réteg [ C] v heg [cm/min] I [A] U [V] E v [J/mm] gyök , , , , II. próba gyök , , , , t 8,5/5 [s] 19 0 Kísérlet az optimális t 8,5/5 hűlési idő tartomány vizsgálatára Kísérlet az optimális t 8,5/5 hűlési idő tartomány vizsgálatára Szakítóvizsgálat eredményei: R m, előírt = 980 MPa R m, S960QL = MPa (MSZ EN ) R P0, [MPa] R m [MPa] A 5 [%] WELDOX UNIONX96* próba próba Ütővizsgálat eredményei: KV előírt (-40 C)= 30 J I. próba II. próba VWT 1 45 J 4 J VHT 1/1 48 J 37 J Makrovizsgálat: 1. próba. próba Keménységvizsgálat: max. 450 HV10 (MSZ EN ISO ) a CR ISO szerinti 3. anyagcsoportra 450 Korona oldal Gyökoldal AA HHÖ V HHÖ AA I. 300 II AA HHÖ V HHÖ AA I. 300 II Előmelegítés hatása Előmelegítés hatása Hegesztési paraméterek: s 0,35 T elő, min (EN 1011-) Tpre = 697 CET th + 6 H d + ( 53 CET 3) Ev 38 35» WELDOX 960: 130 C» UNION X96: 187 C T elő = 190 C helyett 0 C Varratsor Előmelegítés [ C] Sebesség [cm/min] Huzalelőtolás [m/min] Áram [A] Feszültség [V] E v [J/mm] Számított Gyök 0 17,39 3, , ,74 8, , ,3 10, , ,59 10, , ,33 10, , t 8/5 [s] Mért t 8/ ,07 10,50 8 9, ,6 [s] Szakítóvizsgálat: R m, előírt = 980 MPa R m, AA = 1061 MPa T elő = 0 C T elő = 190 C R m, átlag = 1036 MPa R m, átlag = 107 MPa Repedés nem keletkezett. Szívóssági tulajdonságokban nem volt jelentős eltérés ,13 10, , ,63 10, , ,37 10, ,

9 Előmelegítés hatása Rétegközi hőmérséklet hatásának vizsgálata Rétegközi hőmérséklet: 50 C (150 C helyett) Varratsor Előmelegítés [ C] Sebesség [cm/min] Huzalelőtolás [m/min] Áram [A] Feszültség E v Számított t 8/5 Mért t 8/5 [V] [J/mm] [s] [s] Gyök ,01 3, , , , , ,3 10, , ,47 10,5 91 9, ,8 10,5 80 9, ,91 10,5 71 9, , ,71 10,5 59 8, ,76 10,5 86 9, ,93 10, , Rétegközi hőmérséklet hatásának vizsgálata Vonalenergia hatása Szakítóvizsgálat: R m, előírt = 980 MPa R m, AA = 1061 MPa T rétegközi = 150 C R m, átlag = 107 MPa T rétegközi = 50 C R m, átlag = 1019 MPa Ütővizsgálat: KV előírt (-40 C)= 30 J Próbatest jelölése KV [J] Átlag KV [J] VWT-1 45 VWT- 47 VWT-3 38 VHT-1 4 VHT Keménységvizsgálat: Gyökoldal Keménység, [HV] Koronaoldal Keménység, [HV] Lenyomat Lenyomat 150 fok 50 fok 150 fok 50 fok I. II. Előmelegítés Sebesség Huzalelőtolás Áram Feszültség E v Számított t 8/5 Mért t 8/5 Varratsor [ C] [cm/min] [m/min] [A] [V] [J/mm] [s] [s] Gyök ,64 3, , , , , , , , , , , , , , Előmelegítés Sebesség Huzalelőtolás Áram Feszültség E v Számított t 8/5 Mért t 8/5 Varratsor [ C] [cm/min] [m/min] [A] [V] [J/mm] [s] [s] Gyök ,1 3, , , , , , , , VHT Vonalenergia hatása Vonalenergia hatása Szakítóvizsgálat: R m, előírt = 980 MPa R m, AA = 1061 MPa I. R m, átlag = 99 MPa II. R m, átlag = 951 MPa Ütővizsgálat: KV előírt (-40 C)= 30 J Keménységvizsgálat: Gyökoldal 380 Koronaoldal Keménység, [HV] Lenyomat 9 soros varrat 7 soros varrat 5 soros varrat Kísérlet száma Próbatest jelölése KV [J] Átlag KV [J] I. VWT-1 41 VWT- 4 VWT-3 40 VHT-1 53 VHT- 33 VHT Kísérlet száma Próbatest jelölése KV [J] Átlag KV [J] II. VWT-1 39 VWT- 37 VWT-3 38 VHT-1 7 VHT- VHT Keménység, [HV] Lenyomat 9 soros varrat 7 soros varrat 5 soros varrat 9 30

10 Kísérletek tapasztalatai 1) A szerkezeti acélok legnagyobb szilárdságú csoportját továbbra is a nemesített nagyszilárdságú acélok jelentik, ugyanakkor több helyen megjelennek az alapanyaggyártók újabb fejlesztési, amelyek akár több szilárdságnövelés mechanizmust is kombinálnak. ) A nemesített nagyszilárdságú acélok hegesztéstechnológiájának tervezését, a hegesztési paraméterek és az előmelegítési hőmérséklet megválasztását az optimális t 8,5/5 hűlési idő tartományok betartásával célszerű elvégezni. 3) Előmelegítés nélkül készült gyökvarrat keménysége HV-vel nagyobb az előmelegítettnél, és szélső esetben elérheti a megengedett 450 HV határértéket, amely növeli a repedésképződési hajlamot. Többsoros varratfelépítés esetén a gyöksor megeresztődése miatt a keménység a hőhatásövezetben 300 HV alá csökkenhet. 4) Az előírt 150 C-nál nagyobb 50 C rétegközi hőmérséklet esetén a szilárdság és a szívósság csekély mértékben csökken. 5) Nagyobb vonalenergia (E v >1000 J/mm) esetén középvastag lemezeknél a szakítószilárdság és a szívósság a szabvány által megengedett érték alá csökken. 6) Középvastag lemezeknél a legjobb minőségű kötést a vonalenergia J/mm közötti értéken tartásával lehetséges elérni. Köszönöm a figyelmet! Az előadás a TÁMOP-4..1.B-10//KONV projekt eredményeire alapozva a TÁMOP-4...A-11/1/KONV jelű projekt részeként az Új Széchenyi Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. A hegesztési kísérletek a FORTACO ZRt. (korábban RUUKKI Tisza ZRt.) és a FROWELD Kft. támogatásával valósultak meg. 31 3