Mesterkurzusok hegeszt szakembereknek

Átírás

1 Mesterkurzusok hegeszt szakembereknek Hegeszt anyagok PORTÖLTÉSES HUZALELEKTRÓDÁK Dr. Tóth Károly Budapest, Az alábbiakban a fogyóelektródás ívhegesztésnél felhasználásra kerül portöltéses huzalelektródákkal kapcsolatos információkat gy jtöttem össze. 1

2 BEVEZET A PORTÖLTÉSES HUZALELEKTRÓDÁKKAL TÖRTÉN HEGESZTÉS HELYZETE A fogyóelektródás portöltéses huzalelektródákkal történ hegesztési eljárás az egyedüli jelenleg a világon, amelynél a felhasználás egyértelm en növekv részarányt mutat. Japánban, USA-ban már korábban a 80-as években, Európában csak az elmúlt tíz-tizenöt évben indult el ez a fejl dés. A diagramon IIW tavaly kiadott Fehér könyvéb l (IIW White Paper, 2012) idézett statisztika látható a jelent s hegeszt anyag felhasználókról. Arányaiban egyértelm en Korea (kb. 33%), Japán (kb. 24%) és Észak Amerika (kb. 19%) az élenjáró. Európa kb. 10,5% részarányával még a fejl dés szakaszában van. Megfigyelhet, hogy a bevonatos kézi ívhegesztés részaránya Európában nem nagy, ezért a váltás els sorban a tömör huzal rovására fog bekövetkezni. 2

3 A PORBÉLÉSÚ HUZALLAL TÖRTÉN HEGESZTÉS ELVE 1. Gázfúvóka 2. Kontaktcs 3. Véd gáz 4. Cs huzal 5. Portöltet 6 Szabad huzalhossz 15-25mm 7. Cseppátmenet az ívben 8. Hegfürd, fém és salak 9. Kivált salak 10. Dermed ömledék 11. Dermed salak 12. Varrat A portöltet Feladata: Ömledék dezoxidálása Salakképzés Ívstabilizálás Ötvöz k bevitele Befolyással van: Heg. Tulajdonságokra Leolvadási teljesítményre Pozíció hegesztésre Mechanikai értékekre A portöltéses huzalelektródák lehetnek önvéd (FCAW-S, eljáráskód:114) vagy véd gázas (FCAW-G), salakképz t vagy fémport tartalmazó kivitel ek. (aktív véd gázas, eljáráskód:136, semleges véd gázas, eljáráskód:137) 3

4 A PORBÉLÉSÚ HUZALOK TÍPUSAI A porbélés huzalok csoportosíthatók: Töltetük szerint: - salakképz ket, ötvöz ket tartalmazó, ezen belül, - önvéd - véd gázas - fémportöltés A huzal formája szerint: - zárt profilú ezen belül, - a porral töltött cs redukálásával - a porral töltött cs hosszvarratos hegesztésével készült - nyitott profilú ezen belül, - tompa - átlapolt - összetett profilú, többréteg A tompa és zárt szelvény huzalokat els sorban ötvözetlen és közepesen ötvözött alapanyagok hegesztéséhez alkalmazzák. A portöltet aránya tompa zárásnál 18-20%, zárt profilnál 12-14%. Átlapolt kötést er sen ötvözött huzaloknál alkalmazzák, ahol a vékonyabb falvastagság mellett a töltési tényez 20%-nál is nagyobb lehet. 4

5 A PORBÉLÉSÚ HUZALOK GYÁRTÁSA A nyitott profilú huzalok gyártása Szalag alapanyag Agglomerált por A nyitott profilú huzalok el nye, hogy a zárt profilhoz képest nagyobb töltési arány érhet el. További el ny az egyszer (olcsó) gyártás. A nyitott huzalok hátránya, hogy a leveg nedvességtartalmát különösen a tompa illesztés a portöltet megköti. A huzal rezezése nem megoldható a rezez fürdök résbe történ kapilláris beszívódása miatt. Külön gondot kell fordítani a huzal húzása után a felületén és a záródó résben megtapadt ken anyag (húzószappan) eltávolítására, mely anyag a leveg nedvességet megköt komponenseket tartalmazva növelheti az ömledék diffúzióképes hidrogén tartalmát. A huzalra tapadt húzószappant általában nedves eljárással távolítják el, utána a gyártó kiszárítja a huzalt. Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyári felvétel 5

6 A PORBÉLÉSÚ HUZALOK GYÁRTÁSA A nyitott profilú huzalok gyártása Agglomerált por Végtelenített szalag Por töltés Alakító görg Záró görg Húzáshoz A nyitott profilú huzalok gyártása a huzal köpenyét adó szalagot és a töltelék megfelel összetételét biztosító agglomerált port igényel. A portöltet alkotói között eltér méret és fajsúlyú szemcsék találhatók, ezért a gyártásnál az egyenletes adagolást és a hegesztésnél a varrathossz menti állandó vegyi összetételt csak agglomerált por tudja biztosítani. Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyártói ismertet 6

7 A PORBÉLÉSÚ HUZALOK GYÁRTÁSA Zárt profil el állítása Portöltet Agglomerált por Cs töltése rezgetés mellett Hegesztés A töltött cs el húzása Méretre húzás Tekercs Rezezés Zárt profil el állítása A zárt profil egyik el nye, hogy a légköri nedvességt l teljesen elzárt, így nem szükséges a szárítása. El nye továbbá, hogy a nyitott profilú huzalokkal szemben rezezhet. A zárt profilú huzal el állításának egyik lehetséges módja a hosszvarrat készítése. Ekkor a kiinduló alapanyag a nyitott profilhoz hasonlóan szalag. A szalag U alakra hajlítása és a por betöltése után a tompa profil el állításáig a gyártás menete megegyezik a nyitott profilú gyártással. Ezután a huzalon lév illesztési hornyot nagyfrekvenciás- vagy lézer-hegesztéssel zárják. Ezen eljárások el nye az elektronsugár- vagy AWI hegesztéssel szemben, hogy kisebb a tölt por megolvadásának a veszélye. Gyakrabban alkalmazott módszer a cs alapanyagból kiinduló gyártás. Ennek menetét az ábra mutatja. Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyártói ismertet 7

8 A PORBÉLÉSÚ HUZALOK GYÁRTÁSA Görg kkel hengerelt felület Húzók vel húzott felület A huzal felületének kezelése A porbélés huzalok hegesztési tulajdonságait a felület min sége er sen befolyásolja. Amennyiben a huzal felülete nem megfelel en sima, egyrészt er sen koptatja a hegeszt berendezés érintkez felületeit, másrészt az egyenetlen huzaltovábbítás az ív instabil égését és fröcskölést okoz. A felület simaságát és tisztaságát jelent sen javítja, ha a huzal redukcióját nem húzással, hanem hengerléssel végezzük. Ennél az eljárásnál nem szükséges húzószappan alkalmazása, így a gyártás során elmaradhat a szárítás nyitott profil esetén is. Mivel nincs esetleges higroszkópos maradvány a huzal záródó résében, ezért a diffúzióképes hidrogén szint is alacsonyabb. A huzal felületét ezen kívül valamilyen korróziót gátló, de az áramátadást és csúszási tulajdonságokat nem rontó bevonattal is el kell látni. Ez lehet rezezés is, de csak zárt profil esetén. Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyári felvétel 8

9 A PORBÉLÉSÚ HUZALOK KISZERELÉSE A porbélés huzalok szokásos átmér je: Köt hegesztéshez huzalátmér : 0,9, 1,2 (1,0) és 1,6 (1,4) mm Felrakó hegesztéshez, salakképz adalékokat tartalmazó huzalátmér : 2,0, 2,4 és 2,8 mm Önvéd huzalátmér k: 1,6 (1,7), 2,0 és 2,4 mm. A légköri nedvesség elleni védelem érdekében a nyitott profilú porbeles huzalokat lehegesztett fóliába csomagolva szállítják a gyártók. A légköri nedvesség elleni védelem érdekében a nyitott profilú porbeles huzalokat lehegesztett fóliába csomagolva szállítják a gyártók. Ezt csak a hegesztés megkezdésekor célszer kibontani. Maradék huzal tárolásánál (egy m szakos hegesztés esetén, a m szak végén is) tanácsos a gépr l levéve és a fólia tasakba visszahelyezve óvni a nedvességt l. Amennyiben mégis szükséges a huzal kiszárítása, legyünk tekintettel a gyártó el írására. A porbeles huzal szárítására jellemz az aránylag kis h mérséklet és hosszú id tartam (pl. 120 C és 4 óra). Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyári felvétel 9

10 A HEGFÜRD VÉDELME PORBÉLÉS HUZALOKNÁL Cs vezeték hegesztése önvéd porbélés huzallal Önvéd porbélés huzalok hegfürd védelme: Önvéd porbélés huzalokat a 60-as években az USA-ban kezdték el gyártani. Ezekkel a huzalokkal külön hozzáadott véd gáz nélkül lehet hegeszteni. A hegfürd védelmét a portöltetb l képz salak, gázok és fémg zök látják el. A tölt porból a hegesztés során széndioxid, szénmonoxid mellett, Al-, Mg- tartalmú vegyületekb l, fémg zök keletkeznek. A tölt por salakképz tartalmából (Ca/Ba F2 fluoritok) képz salak is jelen s szerepet lát el a védelemben. A hegfürd teljes védelme érdekében nagymennyiség füst képz dik a hegesztés során. Ezért a gyakorlatban els sorban szabadban történ hegesztéshez használják az önvéd huzalt. Zárt helyen, m helyben történ alkalmazás esetén nagyteljesítmény elszívók, sz rök alkalmazása szükséges. Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyári felvétel 10

11 A HEGFÜRD VÉDELME PORBÉLÉS HUZALOKNÁL A diagram mutatja, hogy a tömör hegeszt huzal 0,016% széntartamához viszonyítva a különböz véd gázok hatására mekkora lesz, illetve mennyivel növekedett az ömledék széntartalma. Véd gáz Véd gázas porbélés huzalok hegfürd védelme: Fémportöltés porbélés huzaloknál a hegfürd védelmét a tömör huzalokéhoz hasonlóan a küls gázvédelem látja el. A salakképz ket is tartalmazó porbélés huzaloknál a hegfürd és a varrat védelmét a salak is szolgálja. Hasonlóan a bevonatos kézi ívhegesztéshez, a salak védi az íven áthaladó fémcseppeket és a dermed ömledéket is a leveg oxigén tartalmától, valamint segíti a pozícióban történ hegesztést is. Ez a salak által megvalósuló plusz védelem különösen el nyös az er sen ötvözött acélok hegesztésénél. Az extra alacsony széntartamú ötvözetek (ELC) hegesztésénél a véd gáz CO2 tartalma meghatározza az ömledék széntartalmát. A salakvédelem segítségével lehetséges a korrózióállóság romlása nélkül, M 21 típusú vagy akár tiszta CO2 véd gáz alkalmazása is. Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyártói ismertet 11

12 A HEGFÜRD VÉDELME PORBÉLÉS HUZALOKNÁL DeLong diagram, a véd gázok hatása az ömledék ferritszámára Hegesztéstechnológiai okokból szükséges, hogy a véd gáz tartalmazzon aktív gáz komponenst, de bizonyos határ felett, a növekv széntartalom miatt romlik az ömledék korrózióállósága, illetve csökken az ömledék deltaferrit tartalma, ami a melegrepedések megjelenéséhez vezethet. Az ábrán látható, hogy a porbeles huzalnál, még tiszta CO2 gáz alkalmazása esetén sem kell a széntartalom növekedésével és a deltaferrit káros csökkenésével számolni. Tiszta széndioxid véd gázban hegesztve is az ömledék ideális, kb. 7 FN deltaferrit tartalommal rendelkezik, szemben a tömör huzalos hegesztéssel, ahol a 0 FN megengedhetetlen a repedésképz dés veszélye miatt. Ennek a hatásnak a következményeként a porbeles huzal ideáliasan alkalmazható gyökhegesztéshez, nem szükséges gyökoldali gázvédelem, valamint a szélesebb ív miatt kisebb a gyök átrogyásának veszélye. Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyártói ismertet 12

13 A PORBÉLÉS HUZALOK HEGESZTÉSTECHNOLÓGIÁJA Salakképz ket tartalmazó véd gázas porbélés huzalok sajátosságai: A porbélés huzal hegesztéstechnológia sajátosságai jelent sen javíthatók a salakképz összetev i segítségével. Gyakorlatban jelent s el nyt jelent a kedvez bb pozícióhegesztés és a szélesebb paraméter tartományban beállítható szórt ív. A salak összetev inek változtatásával széles tartományban beállítható a dermedési h mérséklete, így lehet ség nyílik speciális, pozícióban nagy teljesítménnyel lehegeszthet huzalok gyártására. Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyári felvétel, gyártói ismertet 13

14 A PORBÉLÉS HUZALOK HEGESZTÉSTECHNOLÓGIÁJA Feszültség (V) fröcskölés porbeles 0,9 mm Porbeles 1,2 mm Tömör 1,2 mm Tömör 1,0 mm kedvez tlen varratalak Áramer sség (A) A beállítható paraméterek tartománya jelent sen szélesebb, így könnyebben kiválaszthatóak az adott hegesztési feladathoz. A hegesztési tulajdonságok az áramer sség és a feszültség széles tartományában kedvez ek. A hegeszt nemkívánatos munkapont változtatása nagy paramétertartományban a min ség romlása nélkül kompenzálódik. Nyugodt, fröcskölésmentes szóróív alakul már 150 A, 25 V és 6,5 m/perc huzalel tolás értékekt l. Tömör huzalnál ezek az értékek csak egy sz k tartományban biztosítanak megfelel min séget. A paraméter-beállítás nagyfokú függetlensége és a hegesztési hibákkal szembeni biztonság jelentik a porbeles huzal alkalmazásának el nyét. Forrás: H. Schabereiter, R. Dörfler, J. Ziegerhofer, F. Winkler: Megtakarítási lehet ségek er sen ötvözött porbeles huzallal való hegesztésnél. Hegesztéstechnika XII. évf. 2001/1. 14

15 A PORBÉLÉS HUZALOK HEGESZTÉSTECHNOLÓGIÁJA Véd gázas fémporbélés huzalok sajátosságai: A fémportöltet huzalok rendelkeznek a portöltet huzalok nagyobb leolvadási teljesítményével, a szélesebb ív miatt a biztonságosabb egyenletes beolvadással és a tömör huzalhoz képest szélesebb technológiai tartományban alkalmazható szóró íves hegesztéssel. Így kihasználható a porbeles huzal el nye ott is, ahol a képz salak nemkívánatos. Ideális vékony lemezek nagysebesség, automatizált hegesztésére és pl. fél csövek tartályfalhoz történ hegesztéséhez. Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyári felvétel 15

16 A PORBÉLÉS HUZALOK HEGESZTÉSTECHNOLÓGIÁJA Gépjárm üzemanyagtartály, alapanyag: 304L, lemezvastagság 0,8 mm. Hegeszt huzal BÖHLER EAS 2-MC Ø1,2 mm, hegesztési sebesség nagyobb, mint 1 m/perc. Forrás: Böhler Schweisstechnik Austria gyári felvétel 16

17 GAZDASÁGOSSÁG A PORBÉLÉS HUZALOKNÁL A porbeles huzallal történ hegesztés gazdaságosságát az eljárás nagy leolvadási teljesítménye és kis utánmunkálást igényl sima, tiszta varratfelülete alapozza meg. Az ábrán látható a kézi ív- tömör huzalos fogyóelektródás- és a porbeles fogyóelektródás- hegesztéssel elérhet elméleti leolvadási teljesítmény. A porbeles huzallal elérhet nagy leolvadási teljesítmény magyarázata a kialakuló nagy árams ség (A/mm²). Az áramvezetés csak a porbeles huzal vékony cs szer részén történik, ez nagy leolvadási teljesítményt, vagyis nagy termelékenységet eredményez. A porbeles huzallal történ hegesztés a fedettív hegesztéssel párhuzamosan a legnagyobb leolvadást biztosító hegesztési eljárás. A porbeles huzal egyes esetekben, vastagfalú szerkezeteknél is gazdaságos alternatívát kínál. El nye, hogy a fedett ív hegesztéssel szemben nem szükséges a hegesztést vízszintes pozícióban végezni. Ez feleslegessé teszi a drága, nagy teherbírású forgató- billent manipulátorok beruházását. Forrás: H. Schabereiter, R. Dörfler, J. Ziegerhofer, F. Winkler: Megtakarítási lehet ségek er sen ötvözött porbeles huzallal való hegesztésnél. Hegesztéstechnika XII. évf. 2001/1. Forrás: H. Harald, F. Winkler, K.H. Gugimeier: Er sen ötvözött porbeles huzal megtakarítási lehet sége. Hegesztéstechnika XX. évf. 2009/1. 17

18 GAZDASÁGOSSÁG A PORBÉLÉS HUZALOKNÁL Porbeles huzal Tömör huzal Kézi ívhegesztés A leolvadási teljesítményt szemléltethetjük a különböz hegesztési eljárásokkal adott id egység alatt (1 perc) adott méret (a=3 mm) sarokvarratot hegesztve. Itt a termelékenységre jellemz a varrat hossza. A porbeles huzallal elérhet jelent sen nagyobb leolvadás eredményeként a kapott varrathossz 800 mm, szemben a tömör huzal 670 mm és a kézi ívhegesztés 280 mm hosszával. Forrás: H. Schabereiter, R. Dörfler, J. Ziegerhofer, F. Winkler: Megtakarítási lehet ségek er sen ötvözött porbeles huzallal való hegesztésnél. Hegesztéstechnika XII. évf. 2001/1. 18

19 GAZDASÁGOSSÁG A PORBÉLÉS HUZALOKNÁL porbeles huzallal tömör huzallal Az eltér varrat oxidáció a különböz eljárások között Korrózióálló acélok hegesztésénél a salakképz porbeles huzal alkalmazása további el nyt jelent, éspedig a varrat és a varrat környezetének simasága, tisztasága. Tömör huzallal történ hegesztésnél alkalmazott aktív gázt tartalmazó gázkeverék hatására a hegesztett kötés környéke oxidált felület. Az optimális korrózióállóság elérése érdekében elengedhetetlen a fémesen tiszta felület el állítása. A hegesztett kötés utólagos megmunkálása így ugyanolyan, min séget meghatározó jelent séggel bír a korrózióálló szerkezet el állításánál. Ezeknél az utólagos felületkezelési megmunkálásoknál is jelent s megtakarítási lehet ségek adódnak porbeles huzal alkalmazásánál. Az utólagos megmunkálás kisebb munkaráfordításának okai: Szegélykiolvadás mentes, sima, lapos varrat (minimális köszörülési igény), - gyakorlatilag fröcskölésmentes varratkörnyezet kisebb pácolási munka a salakmentes, szinte fémtiszta varratfelület miatt kisebb vetemedés a nagyobb hegesztési sebesség miatt kevesebb javítási munka (kevesebb porozitás, salakzárvány, kötéshiba). Forrás: H. Schabereiter, R. Dörfler, J. Ziegerhofer, F. Winkler: Megtakarítási lehet ségek er sen ötvözött porbeles huzallal való hegesztésnél. Hegesztéstechnika XII. évf. 2001/1. 19

20 VONATKOZÓ SZABVÁNYOK: MSZ EN ISO 1071:2004 Angol nyelv! Hegeszt anyagok. Bevont elektródák, huzalok, pálcák és töltött hegeszt huzalok vasöntvények ömleszt hegesztéséhez. Osztályba sorolás (ISO 1071:2003) Megjelenés dátuma: MSZ EN ISO Angol nyelv! Hegeszt anyagok. Porbeles elektródák nikkel és nikkelötvözetek véd gázos és véd gáz nélküli ívhegesztéséhez. Osztályba sorolás (ISO 12153:2011) Megjelenés dátuma: MSZ EN ISO Angol nyelv! Hegeszt anyagok. Tömör huzalelektródák, porbeles elektródák és elektróda/fed por kombinációk ötvözetlen és finomszemcsés acélok fedett ív hegesztéséhez. Osztályba sorolás (ISO 14171:2010) Az MSZ EN 756:2004 helyett. Megjelenés dátuma:

21 VONATKOZÓ SZABVÁNYOK: MSZ EN ISO Angol nyelv! Hegeszt anyagok. Töltött hegeszt huzalok ötvözetlen és finomszemcsés acélok fogyóelektródás, véd gázos és véd gáz nélküli ívhegesztéséhez. Osztályba sorolás (ISO 17632:2004) Az MSZ EN 758:2000 helyett. Megjelenés dátuma: MSZ EN ISO Angol nyelv! Hegeszt anyagok. Porbeles elektródák és pálcák korrózióálló és h álló acélok véd gázos vagy véd gáz nélküli ívhegesztéséhez. Osztályba sorolás (ISO 17633:2010) Az MSZ EN ISO 17633:2006 helyett. Megjelenés dátuma: MSZ EN ISO Angol nyelv! Hegeszt anyagok. Porbeles elektródák melegszilárd acélok véd gázos ívhegesztéséhez. Osztályba sorolás (ISO 17634:2004) Az MSZ EN 12071:2000 helyett. Megjelenés dátuma:

22 VONATKOZÓ SZABVÁNYOK: MSZ EN ISO Angol nyelv! Hegeszt anyagok. Porbeles elektródák nagy szilárdságú acélok véd gázos és véd gáz nélküli ívhegesztéséhez. Osztályba sorolás (ISO 18276:2005) Az MSZ EN 12535:2000 helyett. Megjelenés dátuma: MSZ EN ISO Angol nyelv! Hegeszt anyagok. Tömör huzalelektródák, porbeles elektródák és elektródafed por kombinációk melegszilárd acélok fedett ív hegesztéséhez. Osztályba sorolás (ISO 24598:2012) Az MSZ EN ISO 24598:2008 helyett. Megjelenés dátuma: MSZ EN ISO Angol nyelv! Hegeszt anyagok. Tömör huzalelektródák, porbeles elektródák és elektróda/fed por kombinációk nagy szilárdságú acélok fedett ív hegesztéséhez. Osztályba sorolás (ISO 26304:2011) Az MSZ EN ISO 26304:2010 helyett. Megjelenés dátuma: