Hegesztés és rokon technológiák Dr. Palotás és Prof. Kaplan nyomán

Átírás

1 Hegesztés és rokon technológiák Dr. Palotás és Prof. Kaplan nyomán Anyagismeret Dr. Orbulov Imre Norbert Anyagtudomány és Technológia Tanszék

2 Miről lesz ma szó? Hegesztés definíciója és csoportosítása Hegeszthetőség Hibatípusok és okok Hegesztési eljárások Ömlesztő hegesztések Sajtolóhegesztések Forrasztás Ragasztás

3 Kötések csoportosítása KÖTÉSEK ALAKKAL ZÁRÓ SÚRLÓDÁSSAL ZÁRÓ ANYAGGAL ZÁRÓ Ék-, csap-, szegecskötés Tengelyagy-kötések Elemek a helyzetbiztosításhoz Pattintó-, feszítő- és szorítókötések Karimás- és csavaros kötések Sajtolt tengelyagy-kötések Rugalmas közbenső elemekkel Rugalmas közbenső elemek nélkül HEGESZTETT KÖTÉSEK FORRASZTOTT KÖTÉSEK RAGASZTOTT KÖTÉSEK

4 Hegesztési eljárások csoportosítása A kötéshez használt energia beviteli módja szerint Ömlesztő hegesztések Sajtoló hegesztések A hozaganyag fajtája A kötés védelme A gépesítési szint A technológiai adatok alapján Több száz hegesztési eljárás

5 Varrat kialakulása - ömlesztés

6 Varrat kialakulása - sajtolás F F

7 Hegeszthetőség Az acélok hegeszthetősége nem más, mint az acélok bizonyos fokú alkalmassága arra, hogy Adott alkalmazásra Meghatározott munkarenddel Megfelelő hegesztőanyagokkal olyan szerkezeteket építhessünk belőlük, amelyekben a fémes kötések helyi tulajdonságai, a szerkezetre kifejtett hatásukkal együtt eleget tesznek a megkívánt követelményeknek

8 A hegeszthetőség tényezői Meghatározó tényezők Kémiai összetétel Gyártási eljárás: csak csillapított acél Hőkezelési állapot: normalizált, utóhőkezelés Előzetes alakítás: újrakristályosodás Befolyásoló tényezők Vastagság, méret, geometria, keresztmetszetváltás Feszültséggyűjtő helyek Kötés kialakítások Gyárthatóság Üzemi körülmények

9 Kémiai összetétel Alapalkotók C, Mn, Si, S, P Gáznemű szennyezők O, N, H Ötvözők Cr ferrit- és karbidképző, korrózióállóság, melegszilárdság Ni ausztenitképző, korrózióállóság Mo ferrit- és karbidképző, helyi korrózióállóság, melegszilárdság V, W, Ti, Nb, Ta erős karbidképzők, melegszilárdság

10 Kémiai összetétel Az acél hegeszthető, ha nem edzhető (C<0,2%)

11 Mangán és szilícium Dezoxidens Kéntelenítés FeS+Mn=MnS+Fe Szilárdságnövelés Mech. tul. R m Fő dezoxidens Csillapított, ha Si>0,12% Félig, ha 0,07%<Si<0,12% Csillapítatlan, ha Si<0,07% Alapesetben ridegít Mech. Tul. R m KV KV 1,7 Mn, % Si, %

12 Kén és foszfor Kristályosodási (meleg) repedés: Fe-FeS eut. Teraszosrepedés (vörös törékenység) S<0,035% Ridegít (hidegtörékenység) Mennyiségét acélgyártáskor van lehetőség csökkenteni P<0,035% Mech. tul. Rm 986 ºC KV Fe FeS P, %

13 Oxigén és nitrogén Oldott, vagy zárvány Nagyon ridegít Gömbalakú zárvány jobb Nemesoxid jobb Oldott Ridegít Öregít Denitrálás Mech. Tul. R m KV O, %

14 Hidrogén hatása Pelyhesedést okoz Mikroüregbe diffundál Nagy feszültség Szubmikró repedés Hidegrepedések indulópontja lehet Halszem effektus képlékeny töreten [H] [H] A halszem: nagy oldott H tartalom H 2 [H] Szubmikroszkópikus repedés Mikroüreg

15 Repedések A repedések a hegesztett szerkezetek tipikus hibái Hegesztett szerkezetekben repedés nem engedhető meg, mert ridegtörés kiindulópontjai lehetnek Repedések Hidegrepedés Kristályosodási repedés Teraszos repedés (réteges tépődés) Hőkezelési (újrahevítési) repedés

16 Hidegrepedés Hőhatásövezetben Általában 200 C alatt Okai Oldott hidrogén Nagy feszültségek Rideg szövet

17 Kristályosodási repedés Kristályosodás során a varratfémben Szennyezőkben dúsult folyadékhártya lehűléskor Nagy méretű varratok Rossz varratalak Nagy dermedési hőköz Húzófeszültség S tartalom

18 Teraszos repedés A keresztirányú alakváltozás meghaladja az alakváltozási képességet Szulfid és egyéb kiválások kritikus pontokban

19 Teraszos repedés elkerülése Keresztirányú alakváltozó képesség grantálása Z k >24% S tartalom kordában tartása S<0,025% lehetőleg Konstrukció

20 ÖMLESZTŐ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

21 Például vas-karbon ötvözetek

22 Bevontelektródás kézi ívhegesztés Leolvadó, bevonatos elektróda és a darab között ív ég, a bevonatból védőgáz fejlődik Kötő-, felrakó- és javítóhegesztés Bevonatos elektróda Elektróda fogó Áramforrás ~ / = - + Testkábel Munkakábel Munkadarab

23 Folyamata Salaktakaró Bevonat Védőgáz képződés Védőgáz atmoszféra Maghuzal Beolvadási mélység Ív Cseppátmenet Fémfűrdő Hőhatás övezet

24 A bevonat feladatai, bevonatok Ívstabilizálás Védőgáz képzés Dezoxidálás Denitrálás Ötvözés Salakképzés Lehűlési sebesség csökkentése Metallurgiai folyamatok Leolvadási sebesség növelése Savas Mély, esztétikus varrat Pozíció hegesztés kevésbé Rutilos Könnyű hegesztés, pozíció hegesztésre is, vastag bevonat, finomcseppes Cellulóz Kevés salak, minden helyzet, csövek gyökhegesztése Sok gáz Bázikus Jó mechnikai tulajdonságok Nehéz vele hegeszteni, szárítás Durvacseppes

25 Hegesztési paraméterek Elektróda maghuzal átmérő 1,5 6 mm Áramerősség A, (30 60)d e A Ívfeszültség V, (0,04I+20 V) Hegesztési sebesség mm/min Kihúzási hossz mm G F E D C B A

26 Alkalmazási területek Az ipar minden területén Egyszerű, olcsó, sok elektróda, könnyen elsajátítható, kis beruházás Erősen ötvözött acélok 75%-át így hegesztik Felrakó hegesztéshez a legtöbb anyag így áll rendelkezésre Hátránya a kis leolvadási teljesítmény, az emberi tényező Nemvasfémekhez nehezebben alakalmazható

27 CSEPPÁTMENET 0:20

28 Lánghegesztés Éghető gáz és oxigén Acetilén (C 2 H 2 ) Nagy hőteljesítmény Nagy égéshő C H O2 CO H2 Q 3 H 2 O2 2CO2 H CO 2 O Q Hegesztés, vágás, előmelegítés Kisebb égéshőjű gázok vágásra, előmelegítésre

29 Lánghegesztés eszközei

30 Hegesztéstechnika Balra: vékony (<3 mm) lemezeknél Jobbra: vastag lemezek és csövek, varratot melegítjük mélyebb beolvadás Hegesztés iránya Hegesztés iránya Balra hegesztés Jobbra hegesztés

31 Az acetilén láng Semleges: acél, Cu Redukáló: Öv, Al Oxidáló: CuZn

32 Paraméterek és alkalmazás Hozaganyag átmérő 1 10 mm Acetilén nyomás 0,1 0,6 bar Oxigén nyomás 2 5 bar Hegesztési sebesség mm/min Acetilén áram 1 50 l/min Oxigén áram 1 55 l/min Helyi hegesztések Szerelések Épületgépészet Gázvezeték Javító hegesztések Karosszéria Univerzális technológia Felrakó hegesztések Szerkezetek javítása Öntvények javítása Stb. Lángszórás

33 LÁNGHEGESZTÉS 2:23

34 Lángszórás Láng porszórás Nagysebességű szórás Láng huzalszórás Robbantásos szórás

35 Lángvágás Előmelegítés gyulladási hőmérsékletre Oxigénben elégetés Égéstermék kifúvása a vágórésből Oxigénben éghető T gyu l<t olv T oxidolv >T olv Hígfolyós égéstermék Ötvözetlen acélok

36 LÁNGVÁGÁS 5:14

37 OKOS EMBER NEM ÜL RÁ 0:18

38 Argon védőgázas volfrámelektródás Volfrám elektróda (elvileg) nem olvad meg Bármilyen anyagra Ötvözetlen és gyengén ötvözött anyagra nem gazdaságos Gyök, különleges Stabil, tiszta, minőségi Színes- és könnyűfémek primer eljárása Nem túl termelékeny ívhegesztés (AVI)

39 Az AVI pisztoly felépítése

40 A polaritás szerepe

41 Pontos hőbevitel impulzus technikával I ( áramerősség ) I imp. I alap t imp. t alap t ciklus t ( idő )

42 Paraméterek és alkalmazás Elektróda átmérő 1 4 mm Áramerősség A Feszültség V Hegesztési sebesség mm/min Impulzustechnika I a =f(d w ), I i =I a /0,32 t i =0,2 s, t a =2t i Színesfémek Könnyűfémek Erősen ötvözött acélok Szerszámacélok Korrózióálló acélok Korlátok Kis leolvadási teljesítmény Szaktudás Huzat

43 AVI HEGESZTÉS 1:38

44 Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés Nagyon elterjedten alkalmazott és gépesített Sok változat CO2 hegesztés Keverék védőgázas ívhegesztés Argon fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés Portöltetű huzalos ívhegesztés Nagy teljesítményű, jó kihozatalú eljárás

45 A fogyóelektródás eljárás elrendezése

46 Módozatok Huzalelektróda Védőgáz Alkalmazás Elnevezés Csillapított ötvözetlen acél (Dezoxidens és Si, Al, Ti) CO 2 TTKV=0 C-ig Széndioxid védőgázas FI, MAG-C Ar(+CO2+O2) TTKV=-20 C-ig Keverék védőgázas FI, MAG-M CO2+Ar TTKV=-20 C-ig Kettős gázfúvókás FI, MAG-CI Portöltetű huzal CO 2, keverék TTKV=-20 C-ig Erősen ötvözött Alapanyag Ar Színes- és könnyű Erősen ötvözött Dupla portöltetű - TTKV=-20 C-ig Helyszíni Portöltetű huzalos ívhegesztés, FCAW Argon védőgázas FI, AFI, MIG Önvédő portöltetű huzalos ívhegesztés

47 Leolvadási teljesítmények összevetése Leolvadási teljesítmény, kg/h Salakhegesztés 4 3 2,5 5 Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés porbeles huzallal 3,2 4 3,2 Önvédő porbeles 2,4 huzalos ívhegesztés 2,4 3 Fedettívű hegesztés 2 2,4 2 1,6 6 1,2 2,5 1,6 1,4 Fogyóelektródás védõgázas ívhegesztés tömörhuzallal 5 Bevontelektródás kézi ívhegesztés nagyhozamú elektródával ,25 5 3,25 4 Bevontelektródás kézi ívhegesztés d e 2, Áramerõsség, A

48 Alkalmazási területek CO 2 hegesztés Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok (acélszerkezeti tömeggyártás) TTKV=0 C-ig Keverék védőgázas ívhegesztés Acélszerkezeti tömeggyártás TTKV=-20 C-ig Robottechnika Portöltetű huzalos ívhegesztés Acélszerkezeti tömeggyártás TTKV=-60 C-ig Erősen ötvözött acélok, felrakó hegesztés AFI - hegesztés Színes- és könnyűfémek Erősen ötvözött acélok, felrakó hegesztés

49 AUTOMATIZÁLT FI 4 ROBOT 3:14

50 Plazma hegesztés és vágás Plazma: az anyagok termodinamikai egyensúlynak megfelelő arányban disszociált és ionizált gáz állapota. A plazma nagy hőmérsékleten állítható elő, nagy energiaszint jellemzi

51 PLAZMA 1:40

52 A plazma előállítása W elektróda és a pisztoly belső fúvókája között nagy frekvenciás szikrakisülés biztosítja az első töltéshordozókat Plazma ív Az elektróda és a mdb közt Plazma láng Az elektróda és a belső fúvóka közt, a plazmát gáz fújja ki

53 Plazma hegesztés Mély beolvadású varrat Mindenhez alkalmazható, amihez az AVI jó DE a plazma nyújtható, stabil és kis áramnál is alkalmazható (mikroplazma hegesztés, I<50A)

54 Plazma vágás Minden anyag vágható az eljárással A plazma gyújtási hőmérsékletre hevít A vágógáz a salakot kifújja

55 PLAZMA VÁGÁS 3:16

56 Fedett ívű hegesztés Leolvadó huzalelektróda és a munkadarab között fedőporból képződő anyagok alatt elektromos ívvel végzett ömlesztő hegesztés

57 Fedett ívű hegesztés Nagy leolvadási teljesítmény Vízszintes vagy vízszintesbe forgatható varratok Kötőhegesztés Felrakó hegesztés Gépesített

58 Fedett ívű hegesztés Hosszú varratok >2 m Egyenes varratok Kis íveltségű varratok Vastag lemezek hegesztése Csövek hegesztése S>5 mm

59 Fürdő megtámasztások Rézalátét Rézalátét + por Por tömlővel Por szállítószalaggal Flexibilis szalag + por Beolvadó alátét Kétoldali I varrat

60 Paraméterek és alkalmazás Elektróda átmérő 1,2 12 mm Áramerősség A Feszültség V Hegesztési sebesség mm/min Fedőpor hozam Acélszerkezetek tömeggyártása Mindenféle acél ötvözöttségtől függetlenül Vastag szerkezetek Egyoldali I varrat 10 mmig Kétoldali I varrat 20 mmig

61 FEDETT ÍVŰ HEGESZTÉS 0:34

62 Leolvadási teljesítmények összevetése Leolvadási teljesítmény, kg/h Salakhegesztés 4 3 2,5 5 Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés porbeles huzallal 3,2 4 3,2 Önvédő porbeles 2,4 huzalos ívhegesztés 2,4 3 Fedettívű hegesztés 2 2,4 2 1,6 6 1,2 2,5 1,6 1,4 Fogyóelektródás védõgázas ívhegesztés tömörhuzallal 5 Bevontelektródás kézi ívhegesztés nagyhozamú elektródával ,25 5 3,25 4 Bevontelektródás kézi ívhegesztés d e 2, Áramerõsség, A

63 ELLENÁLLÁS HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

64 Ellenállás hegesztés A darabon átfolyó áram Joule-hője hevíti fel a darabokat Lehet közvetlen és közvetett is

65 Ellenállás hegesztés

66 Eljárások ELLENÁLLÁS HEGESZTÉSEK Ponthegesztés Vonalhegesztés Fóliás vonalhegesztés Dudorhegesztés Tompahegesztés Tárcsaelektródás csõvonalhegesztés Átlapolt Zömítõ Tompa Átlapolt Természetes dudorú Mesterséges dudorú Kamrás Nagyfrekvenciás hegesztés Rézhuzal közbetétes Zömítõ Folyamatos leolvasztású Elõmelegítéses Vibrációs leolvasztású Tompahegesztés Egyszerű transzformátoros Vonalhegesztés Gyűrűtranszformátoros Csõ vonalhegesztés Egypontos Kétpontos Többpontos Melegzömítõ Vonalinduktoros Tekercsiduktoros Egyoldali Kátoldali Közvetlenbetáplálású ( csúszóérintkezõs )

67 Előnyök és hátrányok Széles mérettartomány Átlapolt: 0, mm Tompa: 0, mm Kereszt: 0,01 80 mm Csaknem minden anyag Gépesített, automata Jó minőség Kis hőhatás övezet Termelékeny A berendezés költséges Szakemberigény Üzembeállítás Üzemeltetés Karbantartás Rossz beállítás esetén sok selejt Mechanikai tulajdonságokat be kell mérni

68 Ellenállás ponthegesztés Erőhatás alatti kristályosodás hozza létre a kötést Számos alváltozat

69 Tipikus ponthegesztő berendezés

70 Ellenállás ponthegesztés Munkarend fontos a kötés minőségéhez Egyszerű munkarend Összetett munkarend I F t es t h t u t

71 Paraméterek és alkalmazás Elektróda átmérő S függvényében Áramsűrűség Kötésterületre vetítve Anyagtól függ Elektródanyomás MPa Anyagtól függ Lemezek átlapolt kötése Autókarosszéria Csaknem minden anyagra Cu és ötvözetei csak W- betétes elektródával Vegyes kötések is Edződésre hajlamos anyagok különleges munkarenddek

72 Anyagpárosítási háromszög

73 Ellenállás vonalhegesztés Gyakorlatilag folyamatos ponthegesztés Pontsor, vagy tömítővarrat Lényegesen nagyobb áram kell kész pontok

74 Vonalhegesztés változatok

75 Vonalhegesztő gépek

76 Vonalhegesztés alkalmazása Lemezek átlapolt hegesztésére Főleg tömítő varratokat készítünk (radiátor) a varrat mechanikai tulajdonságai rosszak a folyamatos hőkezelésnek köszönhetően, így teherviselő varratként azok nem alkalmazhatók Kis átfedés (0,8 1,5 s) esetén tompakötés is készíthető Főleg átlapolt kötéseket készítenek (a 4s), tompakötésre a fóliás vonalhegesztés előnyösebben alkalmazható Anyagkombinációk mint ponthegesztésnél

77 Ellenállás dudorhegesztés Az áramot és az erőt nem az elektróda, hanem a munkadarab természetes vagy mesterséges dudorja koncentrálja A dudor megolvad, az olvadt anyagok sorjába nyomódnak, képlékeny alakváltozás köt

78 A dudor A hegesztés helyén hőegyensúly kell A dudor és a darab egyszerre olvadjon meg Dudor a nehezebb darabra Vegyes kötésnél a dudor a jobb hővezető képességű és nagyobb olvadáspontú darabra A vékonyabb darab a mérvadó Kördudor Gyűrűdudor Vonaldudor

79 Munkarend, tipikus kötések

80 A dudorhegesztés alkalmazása Az ipar minden területén alkalmazható Jelentős konstrukciós egyszerűsítéseket tesz lehetővé Anyagok hasonlóan, mint a ponthegesztésnél A dudorhegesztés gépei robosztusabbak Az ellenállás csaphegesztés is dudorhegesztés (lásd később)

81 Ellenállás tompahegesztés A tompán összenyomott darabokon átfolyó áram felhevíti a darabok érintkezési felületeit (egyes változatoknál meg is olvadnak azok) Az erőt növelve összenyomjuk a darabokat A képlékeny alakváltozás hozza létre a kötést (az olvadt anyagok sorjába nyomódnak)

82 Az ellenállás tompahegesztés változatai Zömítő tompahegesztés Leolvasztó tompahegesztés Előmelegítéses vagy szakaszos leolvasztó tompahegesztés

83 Tipikus kötések

84 A tompahegesztés alkalmazása Az ipar minden területén alkalmazzák Tengelyszerű alkatrészek, láncok, csapok stb. hegesztése Anyagcsoportok Ötvözetlen, gyengén és erősen ötvözött acél Edződő acélok Színes és könnyűfémek Vegyes kötések A méret korlátoz Acél, nikkel: 0,3 20 mm Réz: 0,3 14 mm Al, CuZn, CuSn: 0,3 18 mm

85 ZÖMÍTŐ TOMPAHEGESZTÉS 2:03

86 SAJTOLÓHEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK HŐBEVITELLEL

87 Dörzshegesztés Darabok közötti súrlódás hevíti a darabokat A mozgást gyorsan lefékezzük, a darabokat összenyomjuk Eredeti összeszorító erővel Megnövelt összeszorító erővel A jó hegesztésre a szimmetrikus alakváltozás, a szimmetrikus sorja jellemző

88 Forgó mozgású dörzshegesztés Forgó mozgású dörzshegesztés Egyik darab forog Mindkét darab forog Közbetét forog Legalább az egyik darab forgásszimmetrikus

89 DÖRZSHEGESZTÉS 1:05

90 Rezgő dörzshegesztés A relatív elmozdulás nem forgás, hanem lineáris elmozdulás jellegű Bármilyen keresztmetszet hegeszthető

91 REZGŐ DÖRZSHEGESZTÉS 0:37

92 Kavaró dörzshegesztés A darabba egy keményebb szerszámot nyomnak Az anyag helyileg nagy képlékeny alakváltozást szenved, ellágyul, összekeveredik

93 ROBOTOSÍTOTT KAVARÓ DÖRZSHEGESZTÉS 3:46

94 Dörzshegesztés munkarendje Hagyományos esetben a darabokat nagy teljesítményű fékkel lefékezik Lendkerekes esetben a darabok összenyomásakor keletkező ellenállás fékez Nagy daraboknál jó

95 Paraméterek és alkalmazás Keresztmetszet befoglaló mérete 5 30 mm Fordulatszám min -1 Összeszorító nyomás MPa Záró nyomás MPa Idő Előmelegítés s Kötés 0,1 0,5 s Eltérő geometriájú darabok Eltérő anyagú darabok Tengelyek, csapok, csövek menetes csapok, rotorok stb. Szerszámgyártás Körszimmetrikus alkatrészek tömeggyártása Profilok hegesztése

96 Alkalmazási példák

97

98 Csaphegesztés Elektromos ívet húznak a csap és az alaplemez között Lehet nagyteljesítményű kondenzátor telep is Az olvadt anyagokat sorjába nyomják A kötést képlékeny alakítás hozza létre Nagyobb keresztmetszetknél a kristályosodás is szerepet játszik

99 Csaphegesztési eljárások

100 Ívhúzásos csaphegesztés Érintkezéssel rövidzár A csapot elhúzzák, ív jön létre Az ív megolvasztja a csap végét és a hordozó felületet A csapot a darabhoz nyomják, az olvadt anyagok sorjába nyomódnak A kötést képlékeny alakváltozás és kristályosodás hozza létre Módozatok Normál módszer, rövidciklusú, kúpos csapos, gyújtógyűrűs

101 Ívhúzásos csaphegesztés Ívhúzásos csaphegesztés F e I ív F z I, F Csap Í v v e Sorja F e I z F z = I z I ív t t ív Rövidzárlat Ívképződés Hegesztett kötés Munkarendi ábra Gyújtócsúcsos csaphegesztés Csap I ív v e I z v e Ív v ív v e Sorja

102 Paraméterek és alkalmazás Csapátmérő 2 25 mm Áramerősség 80d A Nyomás 10 MPa Ívhúzási idő 0,2 4 ms Ötvözetlen és ötvözött acélok Al és ötvözetei Cu és ötvözetei Vegyes kötések Lemezek és csapok Nem csak hengeres, hanem akár szabálytalan csapok is

103 KERÁMIAGYŰRŰS CSAPHEGESZTÉS 0:55

104 SAJTOLÓ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK HŐBEVITEL NÉLKÜL

105 Hidegsajtoló hegesztés Fémfelületek kohéziós kapcsolata megfelelően nagy nyomás alatt Hőbevitel nincs A nyomás hatására képlékeny alakváltozás jön létre, az atomok rácsparaméternyire kerülnek A képlékeny alakítás biztosítja a rácssíkok párhuzamosságát és a szükséges gerjesztett állapotot

106 Változatai Ponthegesztés Egyoldali Kétoldali Vonalhegesztés Egyoldali Kétoldali Tompahegesztés Hengerléses hegesztés Húzásos hegesztés Előrefolyatásos hegesztés Hátrafolyatásos hegesztés

107 Alkalmazása Villamosipari vezetékek, csatlakozók, érintkezők hegesztése Áramvezető sínek hegesztése Réz felső vezetékek hegesztése Nemesfém érintkezők hegesztése Kábelburkolatok hegesztése Csövek, tartályok hegesztése Bimetállok készítése (például Al Cu )

108

109 Ultrahangos hegesztés Az egyik darabot ultrahangosan rezgetik (>20 khz) erőhatás alatt Helyi súrlódás és melegedés lép fel A kötést az alakváltozás és az újrakristályosodás hozza létre Ultrahangot átalakítóval állítják elő Magnetostrikciós eljárás Piezo elektromos eljárás (újabban gyakoribb)

110 Ultrahang előállítása Magnetostrikció: ferromágneses anyagok mágnese térben megváltoztatják a hosszukat. Ultrahang frekvenciával változó mágnese térben a hosszváltozás is ultrahang frekvenciával játszódik le Piezoelektromosság: némely kristály (kvarc, bárium-titanát) adott irányú feszültség hatásra változtatja a méretét. Ha a feszültség ultrhang frekvenciával változik, akkor a hosszváltozás is ultrahang frekvenciával játszódik le

111 Az ultrahang koncentrálható Akusztikai transzformátor alakok: A 0 A n I 0 a 0 I n an A rezgést a rezgő (1) hozza létre, a rezgő végénél levő amplitúdó és a rezgés intenzitása az akusztikai transzformátorral (2) a keresztmetszetek arányában erősíthető

112 Piezoelektromos esetben

113 Magnetostrikciós esetben A rezgést a rezgő (1) hozza létre, a rezgő végénél levő amplitúdó és a rezgés intenzitása az akusztikai transzformátorral (2) a keresztmetszetek arányában erősíthető. Az üllőre (5) felfektetett daraboknak (4) a rezgést a szonotróda adja át erőhatás alatt.

114 Ultrahangos ponthegesztés Elektrotechnika Elektronika Huzalok

115 Ultrahangos vonalhegesztés Csomagolástechnika Teás- kávés zacskók zárása, konzervek zárása

116 Előnyök és hátrányok Sok vegyes kötéshez jó Nincs hőhatásövezet Jó mechanikai tulajdonságok Nagyon vékony elemek Az alkatrészek alig deformálódnak Nem kell tisztítás Kis teljesítmény kell Legfeljebb néhány mm vastagságig Magnetostrikciós átalakítók rossz hatásfokúak (piezo jó!) Kötések közti távolság fontos A kötési szilárdság szór (10% elfogadható)

117 Paraméterek és alkalmazás Hegesztési idő 0,1 3 s Hegesztési erő N Amplitúdó 5 35 μm Frekvencia khz Teljesítmény 0,01 10 kw Elektronika, elektrotechnika Élelmiszeripar Csomagolástechnika Autóipar Gépipar

118

119 ULTRAHANGOS HEGESZTÉS 2:44

120 ULTRAHANGOS VÁGÁS 1:09

121 NAGY ENERGIASŰRŰSÉGŰ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

122 Elektronsugaras hegesztés Elektronsugár olvasztja meg az anyagot (ömlesztő hegesztési eljárás) A katódból kilépő elektronokat nagyfeszültségű elektromos térrel gyorsítjuk A munkadarab az anóddal azonos potenciálon van, a bele ütköző elektronok lefékeződnek és energiájukat átadják A nagy energiasűrűség (10 8 Wcm -2 ) okán a fém megolvad és elgőzölög, a varrat mélyül

123 Felépítés Elektron sebessége a gyorsító feszültségtől függ ~600U 0,5 kms -1 Az elektronsugár fókuszálható Az elektronsugár irányítható - U gy + Katód Elektromos tér I Anód Vákuum Elektronsugár Mágneses tér F e( v x B ) + Munkadarab

124 Varrat alak

125 Alkalmazási példa

126 Paraméterek és alkalmazás Katódáram ma Gyorsító feszültség kv Hegesztési sebesség mm/min Sugárteljesítmény 1 60 kw Kamranyomás 10-4 bar Minden anyag hegeszthető (kerámia is) Vákuumban a fémek tisztulnak Kedvező varratalak Bennszülött darabok is Nincs elhúzódás A kamra mérete korlát Hadiipar

127 ELEKTRONSUGARAS HEGESZTÉS 1:57

128 Lézerhegesztés és vágás A szó jelentése: fényerősítés gerjesztett sugárzással Light Amplification by Stimulated Emission of Rediation A lézersugár koherens és monokromatikus fénysugár A lézersugár jól fókuszálható A legnagyobb energiasűrűségű energiaforrás Hegesztés, vágás, felületi edzés stb.

129 Lézerhegesztés Akár 20 mm mély beolvadás is elérhető

130 Előnyök és korlátok Mély beolvadás Vágás utáni azonnali hegesztés Vegyes kötések is: fém félvezető (processzor) Vékony darabok átlapolt és peremkötése Huzal kereszt- és párhuzamos kötése Lézerfény visszaverődése Anyagminőség Feketítés Felületi érdesítés Hullámhossz (kisebb jobb)

131 Lézerhegesztés az autóiparban

132 Hibrid lézerhegesztés

133 Hibrid lézerhegesztés

134 Lézervágás Az anyagot elgőzölögtetik és gázzal fúvatják ki

135 A lézervágás elve

136 A lézervágás módozatai

137 Lézervágás alkalmazása Az ipar minden területén alkalmazzák Acéloknál akár 20 mm vastagságig használható Nagy pontosság, CNC vezérlés Magyarországon is elterjedt, több, mint 200 vágólézer

138 LÉZERVÁGÁS 3:02

139 FORRASZTÁS

140 Forrasztás A forrasztás is kötési anyaggal záró kötési technológia A kötendő alapanyagok nem (!) olvadnak meg, nem hegesztési eljárás Eljárásai Lágyforrasztás T<450 C Kemény forrasztás T>450 C

141 Forrasztás Az összeillesztett darabok közti hézagokba folyik be a forraszanyag Tapadás, felületi diffúzió adja a kötést a forraszanyag kristályosodásakor A darabok közé hatolás segíti Kapillaritás (hajszálcsövesség) Hőmérsékleti gradiens Gravitáció

142 Jó kötés alakul ki ha A forraszanyag nedvesíti a munkadarabokat Nedvesítési szög, θ<90 A fémfelület tiszta (reve, oxid és zsírmentes) Hevítéskor keletkező oxid eltávolítására folyósítószert alkalmaznak Fontos a kapilláris hatás kihasználása Fontos a diffúziós folyamatok hatása

143 Forraszanyagok

144 Hegesztett és forrasztott kötések

145 Forrasztások csoportosítása Forrasztás hőmérséklete szerint A kötés alakja szerint A forraszanyag adagolási módja szerint A melegítés módja szerint Leggyakoribbak: Lángforrasztás, kemenceforrasztás, indukciós forrasztás, mártó forrasztás, infrasugaras forrasztás, forrasztóhegesztés, ívforasztás

146 Tipikus forrasztási hibák 1: repedés a forraszban 2: repedés az anyagban 3: határfelületi repedés 4: szemcseközi folyékony fém behatolás 5: keresztirányú repedés 6: Nagyméretű zárvány 7: Porozitás

147 Forrasztott kötések vizsgálata Roncsolásos Nyíróvizsgálat Szakítóvizsgálat Metallográfia Keménységmérés Lefejtő vizsgálat Hajlító vizsgálat Roncsolásmentes Szemrevételezés Penetrációs vizsgálat Ultrahangos vizsgálat Röntgen vizsgálat Tömörségvizsgálat Nyomáspróba

148 HULLÁMFORRASZTÁS 2:22

149 OHV anar/adatlap/3718.html

150 Dr. Orbulov Imre Norbert KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!