Hidegsajtoló hegesztés

Átírás

1 ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Fémek technológiája 2005/06 Hegesztési eljárások 2. Sajtoló hegesztési eljárások Dr. Palotás Béla Hidegsajtoló hegesztés A fémfelületek kohéziós kapcsolata megfelelően nagy nyomás alatt, külső hő bevitele nélkül jön létre. A megfelelően nagy nyomás hatására képlékeny alakváltozás jön létre, a felületek egymást rácsparaméternyi távolságra közelítik meg. A képlékeny alakváltozás biztosítja a rácssíkok párhuzamosságát és a szükséges gerjesztett állapotot. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 2

2 Hidegsajtoló hegesztés változatai Ponthegesztés Egyoldali Kétoldali Vonalhegesztés Egyoldali Kétoldali Tompahegesztés Hengerléses hegesztés Húzásos Előrefolyatásos Hátrafolyatásos Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 3 A hidegsajtoló hegesztés alkalmazása Villamosipari vezetékek, csatlakozók, érintkezők hegesztése Áramvezető sínek hegesztése Réz felső vezetékek hegesztése Nemesfém érintkezők hegesztése Kábelburkolatok hegesztése Csövek, tartályok hegesztése Bimetállok készítése (pl. Al Cu ). Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 4

3 Hegeszthetőségi háromszög Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 5 Dörzshegesztés Elve: A hegesztendő darabok között relatív elmozdulást hozunk létre erőhatás alatt. A darabok közötti súrlódás felhevíti a darabokat, az erő hatására képlékeny alakváltozás jön létre. A mozgást gyorsan lefékezve, (illetve az alakváltozás létrehozásakor a darabok lefékeződnek) az erő növelésével vagy anélkül jön létre a kötés. A jó kötés feltétele a szimmetrikus alakváltozás, amelyet a szimmetrikus sorja jelez. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 6

4 Dörzshegesztés változatai Forgó mozgású dörzshegesztés: Egyik darab forog Mindkét darab forog, de a szögsebesség eltérő Közbetét forog. A forgó dörzshegesztést igen gyakran alkalmazzák a gépiparban és az autógyártásban. Alkalmazási korlátot az jelent, hogy legalább az egyik darabnak forgás szimmetrikusnak kell lenni. Profilok hegesztésére a forgó dörzshegesztés csak különleges készülékezéssel használható. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 7 Forgó gyűrűs dörzshegesztés Vékony falú csövek hegesztésére. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 8

5 Felrakó dörzshegesztés Sík és alakos (pl. hengeres) felületeknél is alkalmazható. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 9 Rezgő dörzshegesztés Profilok hegesztésére. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 10

6 Lineáris dörzshegesztés Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 11 Forgó dörzshegesztésnél leggyakoribb F e t e n t f Z e F z t z Z z Z t n max Hagyományos dörzshegesztés Lendkerekes dörzshegesztés A hagyományos A darabokat összenyomjuk, ez dörzshegesztésnél a mozgást fékezi le a mozgást. lefékezzük, fék alkalmazásával. Nagy méretű daraboknál jól alkalmazható. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 12 F z t e Részleges energia felhasználás t z Z z Z e

7 Dörzshegesztés alkalmazása Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 13 A dörzshegesztés alkalmazása Eltérő geometriájú darabokhoz Eltérő anyagok hegesztésére Tengelyek, csapok, menetes csapok, rotorok stb. Cső rúddal, cső csővel, rúd ill. cső tárcsához Szerszámok gyártása Mindenütt alkalmazható, ahol körszimmetrikus alkatrészek nagy termelékenységű gyártása a feladat A rezgő dörzshegesztés profilok hegesztésére A dörzshevítés számos alkalmazása ismert (pl. kisajtolás, porkohászati alkalmazás stb.) Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 14

8 Ellenállás hevítés A darabokon átfolyó áram Joule hője hevíti fel a darabokat. A képződő hő függ az ellenállástól (R ) és az átfolyó áramtól (I ): Q = t h 0 RI Az ellenállás hevítés megvalósítható a darabba közvetlenül bevezetett árammal, illetve az indukált áram is felhasználható, ez utóbbi a közvetett hevítés. 2 dt Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 15 Közvetlen hevítés A darabokba közvetlenül vezetjük be az áramot. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 16

9 Közvetett hevítés Az indukált áram hevíti fel a darabokat. A mágneses veszteség is hevít a ferromágneses anyagoknál. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 17 Hevítés folyamata ellenállás ponthegesztésnél Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 18

10 Kötés kialakulása ellenállás hegesztéseknél Az ellenállás ponthegesztésnél, az ellenállás vonalhegesztésnél és a fóliás vonalhegesztésnél részben, a kristályosodás, a többi eljárásnál a képlékeny alakváltozás hozza létre e kötést. Az utóbbi eljárásoknál (dudorhegesztés, tompahegesztés, csővonal hegesztés és nagyfrekvenciás hegesztések) az olvadt anyagok kinyomódnak a sorjába. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 19 Az ellenállás ponthegesztés Az elektródák közötti csatornában záródik az elektromos áramkör, a már említett folyamat szerint játszódik le a megolvadás, majd az erőhatás alatti kristályosodás hozza létre a kötést. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 20

11 A ponthegesztett kötés készítésének folyamata Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 21 Ponthegesztett kötést többféle munkarenddel is készíthetünk Létezik egy minimális áram, amelynél kisebb árammal (Imin) nem tudunk hegeszteni, hiszen nem képződik elegendő hő. Nagy áram kis idő az un. Jó paraméterek kemény munkarend (A), míg a kisebb áram hosszabb idő jelenti I Fröcskölés a lágy munkarendet (B). Elégtelen heg. Kemény munkarendet I min igényelnek a jó hővezetőképességű anyagok, lágy t munkarend pedig kisebb A B h beedződési veszéllyel jár. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 22

12 Egyszerű munkarend Az elektródákat a darabhoz nyomva (F), az előtartási idő (tes) eltelte után kapcsoljuk be az áramot (I), a hegesztési idő (th) eltelte után még az utótartás idejéig (tu) fenntartják a nyomást. Az erőhatás alatti kristályosodás tömörebb varratot eredményez. A fő hegesztési paraméterek a I, F, th, tehát az elő- és utótartási idő segéd paraméterek. I t es t h t u F t Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 23 Tipikus hegesztőgép Helyhez kötött berendezés. (Léteznek mozgatható, un. ponthegesztő fogók is.) Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 24

13 A ponthegesztés alkalmazása Lemezek átlapolt kötésére általánosan alkalmazott eljárás Különösen fontos az autókarosszériák gyártásában Lemezes vagy lemezszerű szerkezetekben általános Ötvözetlen-, hegeszthetők gyengén- és erősen ötvözött acélok Színes és könnyűfémek hegeszthetők, Al és ötvözetei hegeszthetők, ebben az esetén rádiuszos elektróda szükséges Számos fémkombináció hegeszthető Réz és ötvözetei hegesztése csak W-betétes elektródával Edződésre hajlamos anyagoknál különleges munkarendre van szükség. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 25 Ellenállás dudorhegesztés Elv: A ponthegesztéstől eltérően az elektródák által bevezetetett áramot és erőt a munkadarab természetes ill. mesterséges alakja (dudor) koncentrálja. Az érintkezési felületen a dudor megolvad, az olvadt anyagok a sorjába nyomódnak és a képlékeny alakváltozás hozza létre a kötést. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 26

14 Dudor kialakítások Kör és gyűrűdudor Vonaldudor A dudort úgy kell kialakítani, hogy hőegyensúly alakuljon ki a hegesztés helyén, egyszerre olvadjon meg a dudor és az érintkező anyagrész. A dudort a nagyobb tömegű darabon kell elkészíteni. Eltérő anyagok esetén a jobb hővezető-képességű és magasabb olvadáspontú darabon célszerű elhelyezni a dudort. Eltérő vastagság esetén a vékonyabb darab a mértékadó. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 27 Tipikus kötések Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 28

15 A dudor hegesztés konstrukciós egyszerűsítéseket tesz lehetővé Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 29 A dudor hegesztés alkalmazása Alkalmazási példákat az előzőkben láttunk Az ipar minden területén alkalmazható Konstrukciós egyszerűsítéseket tesz lehetővé Sok esetben ott is célszerű lenne, ahol még nem alkalmazzák Anyagok, mint ponthegesztésnél Az ellenállás csaphegesztés is dudorhegesztés. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 30

16 Ellenállás tompahegesztés Elv: A tompán összenyomott darabokon átfolyó áram felhevíti a darabok érintkezési felületeit (egyes változatoknál meg is olvadnak azok) és a megfelelő felhevítést elérve, az erőt növelve összenyomjuk a darabokat. A képlékeny alakváltozás hozza létre a kötést. (Az olvadt anyagok sorjába nyomódnak.) Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 31 Az ellenállás tompahegesztés változatai Zömítő tompahegesztés Leolvasztó tompahegesztés Előmelegítéses vagy szakaszos leolvasztó tompahegesztés Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 32

17 Hegesztési munkarendek Zömítő tompahegesztés Leolvasztó tompahegesztés Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 33 Tipikus tompahegesztett kötések Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 34

18 A tompahegesztés alkalmazása Az ellenállás tompahegesztés alkalmazható Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok Erősen ötvözött acélok Edződő acélok Színes és könnyűfémek Számos anyagpárosítás hegeszthető Az ipar minden területén alkalmazható Tengelyszerű alkatrészek, láncok, csapok stb. hegesztése Zömítő tompahegesztés: Acélok, nikkel: 0,3 20 mm Réz: 0,3 14 mm Al, sárgaréz, bronz: 0,3 18 mm Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 35 További sajtoló hegesztési eljárások Robbantásos hegesztés Mágnes impulzusos hegesztés Ultrahangos hegesztés Diffúziós hegesztés Forgóíves hegesztés Csaphegesztés Ívkisüléses nyomásimpulzusos hegesztés Ellenállás vonalhegesztés, fóliás vonalhegesztés Cső-vonalhegesztések Nagyfrekvenciás hegesztések. Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 36

19 Gyakorlati feladatok 1. Hegesztés 1. gyakorlat Az eljárások megismerése, gyakorlati alkalmazása Bevontelektródás kézi ívhegesztés Lánghegesztés, lángvágás Fedettívű hegesztés Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 37 Gyakorlati feladatok 2. Hegesztés 2. gyakorlat Az eljárások megismerése, gyakorlati alkalmazása AWI hegesztés Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztések Hidegsajtoló tompahegesztés Zömítő ellenállás tompahegesztés Leolvasztó ellenállás tompahegesztés Dörzshegesztés Ellenállás ponthegesztés Ellenállás dudorhegesztés Hegesztés gyakorlat Fémek technológiája 38