Dobránczky János. Hegesztés. 60 percig fog hegeszteni MINDENKI gyakorlaton, pontos érkezés elvárt. A hegesztés egy alakadási technika.

Átírás

1 Dobránczky János Hegesztés 60 percig fog hegeszteni MINDENKI gyakorlaton, pontos érkezés elvárt. A hegesztés egy alakadási technika. Alakadási lehetőségek: öntés, porkohászat, képlékeny alakítás, forgácsolás, hegesztés, forrasztás, ragasztás -> ezek kötési technológiák. Jellemzően nagy tömegben, elvárt minőségben tudunk előállítani. A hegesztés egy olyan kötést képvisel, ahol az alkatrészek rendkívül erős kohéziós kapcsolatba kerülnek egymással, szilárdságilag ez a lehető legerősebb kötés. (mintha az anyagokat az atomi vonzások tartanák össze) Ma a hegesztés az elsőszámú kötési eljárás, amikor alakot kell adnunk egy eszköznek. Hegesztett kötés: a 2 anyag közötti kitöltő anyag és az alapanyagok egy része egyaránt megolvad, majd megszilárdul. (a megolvadás nem minden esetben megy végbe) Forrasztott kötés: a hézagot kitöltő anyag nem olvasztja meg az alapanyagokat, csak kitölti a közöttük lévő részt, ott megszilárdulva biztosítja a latrizós kapcsolatot. tompahegesztés: ömlesztett kötések csoportjába tartozik. Ahol nem olvasszuk meg az alapanyagokat: Ha kellően összenyomok 2 anyagot, hogy az atomok olyan közel kerülnek egymáshoz, hogy kialakul a kohéziós kapcsolat, akkor is hegesztésről beszélünk. Mindig kell energiát befektetnünk a kohéziós kapcsolat létrejöttéhez. hegesztett kötéshez szükséges energiaforrás szempontjából beszélhetünk szilárd testes kötés: itt egy szilárd test biztosítja az energiát, ez lehet fölhevített állapotban. Vannak fémek melyek olvadáspontja a vízével azonos, ezeket is lehet hegeszteni, akár egy szilárd testel is, nem kell hozzá láng villamos áram: egy villamos ívet tudunk létrehozni mechanikai energia: erősen összenyomunk két fémet, nagymértékű képlékeny deformációt hajtunk végre, ennek következtében a kristályrácsok nagyon közeli kapcsolatba kerülnek. gáz: 2 különböző gáznak a kialakuló lángot használják a fémek hegesztésére folyadék: nagyon forró fém megolvasztja az alapanyagot villamos ellenállás: fölmelegíti az anyagot, ez részben megolvasztja, vagy olyan állapotba hozzuk, ahol hajlandó könnyen kötést összehozni Fogyóelektródás, védőgázos ívhegesztés: ez teszi ki a magyarországi hegesztés 2/3ad részét. ez egy nagy termelékenységű, jól gépesíthető eljárás.

2 a fogyóelektróda egy hegesztőhuzal, ami egy tekercsről adagolható egy berendezés segítségével, melyet hegesztőgépnek nevezzük, ami a huzalt tolja, az a huzalelőtoló berendezés. Ez gondoskodik a huzal megfelelő sebességgel való előrejuttatásáról gondoskodik. A huzal bekerül a pisztolykábelbe, ez egy szigetelt vezeték, amin előreáramlik a villamos áram, a védőgáz, oda és vissza hűtővíz a pisztoly hőjének elvonásához. A pisztoly egy kézbe is fogható alkatrész, mely végén kijön a huzal, mely alkatrészhez érintve létrejön a villamos ív, megolvad a huzal és az alapanyag is, ez olvadékot képez, majd ahogy haladunk a hegesztéssel, megszilárdul. A hegesztőhuzal azonos anyagú, mint a hegesztett anyag, gyakran rézbevonattal látják el az áram vezetése végett és a korrózióvédelem miatt, 0,8-1,6mm átmérőjű. a réz 1-2 mikrométer vastag. a villamos ív ezer celsius fok, a talppontjain is több mint 3000 fok, mivel a huzalt folyamatosan tekercseljük előre, tudjuk szabályozni, mennyi anyagot hegesszünk le vele. Az eljárás alkalmas vékony (1-3mm) és vastag lemezek hegesztésére. (3-8 mm középvastag lemez, 8 felett durva lemez) kézi, jól automatizálható. Létezik nem tömör hegesztőhuzal is, ami egy zárt vagy nyitott cső (csőelektróda), porbeles huzal. ezek a zárt vagy nyitott csövek portöltetett tartalmaznak, ennek az a szerepe, hogy erősítse a hegesztés szempontjából fontos tulajdonságokat, pl hegesztés szívóssága, hegesztési folyamat közben az ívstabilitást (egyenletes legyen, ne ugráljon) ív paraméterei: hegesztési áramerősség, feszültség, huzal előtolási sebesség, hegesztés sebessége. Ha minden azonos, csak a hegesztés sebességét változtatjuk, akkor a gyorsabb hegesztésnél kisebb lesz a hegesztési mélység. Nem választhatjuk meg önkényesen a hegesztési paramétereket. A porbeles huzallal erősen megnövelhető a huzalelőtolás sebessége -> gyorsabb hegesztés, tudunk vele akár függőlegesen is hatékonyan dolgozni. a huzalokhoz használnunk kell védőgázt, az a szerepe, hogy a hegesztés közben megolvadó fémet megóvja a levegő oxidáló hatásától. legfontosabb védőgázok régen: argon vagy széndioxid. tiszta argont használnak a titán, rozsdamentes acélok hegesztéséhez, szénacélok hegesztéséhez is. működőképes és olcsó eljárás. Az argon 5x drágább mint a CO2. Az argon lassú, a CO2 gyors, de fröcsköl, ez nem kedvező mert a lemez összepiszkolódik. Érdemes keverni a két gázt. a leggyakrabban használt keverék a 82% argon, 18% CO2 keverék, de léteznek más keverékfajták is. Léteznek 3 komponensű gázok is, ezeket különöleges célra alkalmaznak, mint rozsdamentes acél, titán, aluminium hegesztéséhez használják. Jelentős teljesítményű ívfénnyel jár a hegesztés, feltétlenül kell óvni a szemet. Bevont elektródás kézi ívhegesztés: az első nagyüzemi eljárás bevont elektróda: két főrészből áll, meghuzal és bevonat. A maghuzal minden esetben azonos anyagú, mint az az anyag, amit hegeszteni akarunk. Ennek az átmérője határozza meg a kereskedelmi forgalomban feltüntetett átmérőt. 2, 2,5, 3,15, 4, 5 mm átmérő. A bevonat egy sok összetételű keramikus bevonat, aminek a pontos összetétele titkos, gyakran komponensből áll. Döntő mértékben oxidokat, szilikátokat, fluoridokat és karbonátokat

3 tartalmaz, de időnként klorid is kerül bele. A hegesztési szabványok több bevonattípust írnak le. Savas: jelölése: A nem használják ma már. Bázikus: jelölése: B nem könnyű hegeszteni vele, könnyen leragad a pálca. fő alkotóelem a karbonátok. Ennek segítségévelt tudja a varrat hidrogéntartalmát alacsonyan tartani. Elég elterjedt az iparban. Cellulóz: jelölése: C alkalmasak a csövek helyszíni hegesztésére, védőgázt fejleszt, nem fontos a pontos illesztés. Rutilos: jelölése: R ezzel a legkönnyebb a hegesztést megkezdeni, érzéketlen a hegesztési, varrat a pisztoly távolságára. szép a varrat, stabil az ív. Nevét a rutilról adta, ami a titánium oxid elnevezése. A hegesztőpisztolyt konstans távolságra kell tartani a munkadarabtól. RA / RB / RC / RR jelölésű elektródák, ezek a bevonatok jellege nem tisztán valamelyik kategória, hanem vegyes jellegű. A salak a bevonatból vagy a fémolvadékból képződik, az ömledék tetején jön ki, jelentős szerepe van, mert ugyan arra képes mint acélgyártásnál az ötvözés a salak alatt. A hegesztés rendkívüli módon felerősíti a ridegtörés kockázatát. A villamos ellenállás hegesztések A hegesztett kötés az átmeneti ellenálláson létrejövő hőtől jön létre Ponthegesztés: két vékony lemez között, amit 2 ponthegesztő elektróda 1 tengely mentén összenyom F erővel (100N), I áramerősséget (ka) küld rá U feszültség (0-10V) segítségével egy adott hegesztési időtartamig (0,1 1 s). A ponthegesztő elektródák rézből vagy réz-króm ötvözetből készülnek. Az elektródák anyagát ritkán csinálják tiszta rézből, általában réz-króm, ahol a réz 99%. Vonalhegesztés: A lemezeket amiket össze akarunk hegeszteni, átlapolt helyzetbe hozzuk, majd egy tárcsaelektróda pár között, ami forog, átforgatjuk az alkatrészeket és közben a villamos áramot periodikusan bekapcsoljuk. Ezeket több féle módon lehet, úgyis, hogy átlapolják a varratok egymást, akkor vonalforma varrat, ha nem lapolják át, akkor pontsor varrat Dudorhegesztés: olyan mint a ponthegesztés, de az összehegesztendő alkatrészek nem vékony lemezek, hanem egymást keresztező vékony huzalok, vagy betonacélok. Létezik a természetes dudor és a mesterséges dudorhegesztéses változata. Tompahegesztés: tengelyszerű vagy hosszú termékeket hosszmérete mentén tudjuk összetoldani őket, ezeket összeérintve létrejön köztük az áram, nyomóerő, idő paraméterek segítségével kialakul a hegesztési varrat. Előadás 2. a. Fedett ívű hegesztés kizárólag géppel történik ömlesztő hegesztések közé tartozik

4 a hegesztőanyag egy feltekercselt huzal (huzalelektróda), a huzal végén jön létre a villamos ív. Ez lehet egyenáram és váltóáramú hegesztés is. Az egyenáramú hegesztésnél a polaritás lehet egyenáram pozitív-egyenáram negatív, vagy lehet egyenáram negatív-egyenáram negatív, de lehet váltóáram. A hegesztő által nem látható a villamos ív, mert elfedjük fedőporral. Ez egy különböző oxidok, fluoridok, karbonátokból álló anyag. Ez a fedőpor hasonló szerepet tölt be mint a bevont elektródásnál a bevonat, de sokkal több féle létezik. alkalmazását tekintve a vastag lemezek hegesztésére szolgál (nagyobb mint 8mm, de lehet vele 2mm-est is hegeszteni, de nem jellemző) akár 1000A-t is kapcsolhatunk a huzalra leginkább hosszú, egyenes varratokat hegesztenek vele lehet tömörhuzal vagy porbeles huzal is (egyszerre kétfajta por) a varratok fő paraméterei: o áramerősség o feszültség o sebesség o huzal előtolási sebesség o ívhosszúság o milyen fedőport használunk: bázikus fedőporok: a hegesztés szívósságát szeretnénk vele javítani, viszont veszítünk a hegesztés sebességéből savas fedőporok: fő cél a nagysebességű hegesztés, de veszítünk a szívósságból semleges, vagy amfoter a kettő közötti átmenet, de kevés van belőle Nem leolvadó elektródás hegesztések: a. Wolfram elektródás védőgázos ívhegesztés kb 180mm hosszú, porkohászattal gyártott rúd, átmérő 1-6mm szokott lenni kézinél 3mm-est szoktunk használni, géppel hegesztésnél vastagabbat a villamos ív az elektróda vége és a munkadarab között van lehet egyenáramú és váltóráramú az elektróda általában negatív póluson van, pozitívon ritkán, mert itt megolvadhat az elektróda váltakozó áramú terhelésnél a hőterherhelés fele-fele arányban oszlik meg a munkadarab és a szerszám között alumíniumot lehet vele hegeszteni, az oxidréteget az áram polaritásváltása töri fel védőgázas eljárás. A hegesztőpisztolyból áramlik ki a védőgáz, ez megvédi az elektródát, ívet és a megolvadt alapanyagot 2mmes lemezig működik hozzáadott anyag nélkül is, felette kell hegesztőanyag kézi hegesztésnél a másik kezünkben kell tartanunk a pálca formájú hegesztőanyagot. Ezt az ömledékbe nyomjuk, a hegesztő pontosan tudja szabályozni az anyagmennyiséget gépi hegesztésnél a hegesztőanyagot hegesztőhuzalból adagolják

5 alkalmazása: minden olyan hegesztési varrat elkészítése, ahol különleges igényt támaszt a vevő a varrattal szemben, pl a szívóssága megfelelő legyen a varratnak, mert kicsi lesz a hidrogéntartalma. nagyon vékony lemez hegesztésnél megfelelő legyen a varrat geometriája. a varrat 3 fő részből áll: 1. varratfém 2. hőhatásövezet (ahol felmelegszik az anyag, de nem olvad meg) 3. alapanyag jól lehet vele szabályozni a varratkorona méretét hátránya: kicsi a termelékenysége, emiatt az első sort hegesztik meg ezzel az eljárással, majd a takaróvarratokat más, termelékenyebb eljárással készítik el alumínium vékonylemezek hegesztésénél az egyetlen megoldás. a védőgáz tiszta argon. ezt szigorú szabványok adják meg, 99,995%-ig szokás alkalmazni gázokat. alkalmazhatunk keverék védőgázokat, ezek közt lehet CO2, O2, N2, H2, He a keverék komponensek mennyisége nem lehet túlságosan nagy, de a He lehet akár 100% is. A többi komponens egyéb funkciót szolgál, szinte minden esetben az a cél, hogy javítsuk a feolvadási mélységét a hegesztésnek. a He-t csak olyan anyagokra lehet alkalmazni, amik nem érzékenyek erre, pl auszterites korrózióálló acélok és a nikkelötvözetek az elektróda kitolva 4-5mm-re wolfram elektróda: 1. a plazmánál is használják 2. anyaga: a. ötvözetlen elektróda: kizárólag alumínium ötvöztetek és magnéziumhoz, ennek a legnagyobb az olvadáspontja. úgy lehet megismerni, hogy egy zöld színjelölés található rajta a dobozon b. ötvözött elektródák: sokféle adalék jöhet szóba. minden esetben ritkaföldfém-oxidok. pl: kórium, cirkónium. Ezek jelentős mértékben megkönnyítik az ív létrehozását. b. Plazma ívhegesztés egyfajta továbbfejlődése a wolframelektródás ívhegesztésnek. lényegét a wolframelektróda képezi, hegesztőpisztolya nagyon hasonlít. az elektróda nincs kitolva a hegesztőpisztolyból, a belsejében van, nem 1 gázcsatornát tartalmaz a pisztoly, hanem 2-t. Belső és külső gázcsatorna külső gázcsatornában áramlik a védőgáz, ez védi az ívet és az ömledéket a belső gázcsatornában áramló gáz a plazmagáz, amely kizárólag arra szolgál, hogy belőle képződjön a plazma. a villamos ív egy olyan plazmaszerű állapotban lévő anyag, ami megfelel nagyon jól a plazma fogalmának. a plazma egy lényegesen nagyobb mértékű ionizált atomokat tartalmazó tér, ez a plazma tökéletesebb, míg a wolframosnál ez rosszabb. Ez a plazma Celsius fok. ahol kapcsolódik a munkadarabhoz Celsius

6 fokos. lényegesen jobban fókuszált, az ívet erősen beszűkítjük a wolframoshoz képest, emiatt a beolvadási mélysége sokkal mélyebb mint a wolframosnál. az eljárás védőgázokat igényel, lehet a plazmagáz és a védőgáz is ugyan az, legegyszerűbb esetben mindkettő tiszta argon, de mindkettőhöz keverhetünk más komponenseket. ha a plazmához mást is keverünk, akkor megnő a plazma teljesítménye pl H2. a védőgáz igazodik a wolframos és fogyóelektródás hegesztésnél látottakhoz paraméterek: 1. áramerősség (kis áramerősségnél mikroplazma) 2. feszültség 2 fő irányban kell gondolkodnunk, a wolframoshoz képest alternatíva: 1. nagy vastagságú lemezek, szelvények (kb 5mm vastagságig nem kell leélezni a lemezek szélét, tompán, hézag nélkül illeszthetjük. ilyenkor egy huzal adagoló berendezésből huzalt adagolunk. a huzaladagolást már 2mm felett szokták alkalmazni. 5mm fölött minimális leélezés kell, egy 10mm-es résznél elég 5mm-t lecsiszolni és 5mmes gyökszalagot hagyhatunk. 2mm fölött már hézagot is kell hagy a lemezek között, ezt a hézagot tartani kell. 2. az egészen vékony lemezek tartománya: 1mm alatti tartomány egészen le 10 mikrométeres vastagságig. Még 3 ömlesztő hegesztési eljárás: 1. lézersugaras hegesztés rendkívül nagy energiakoncentráció, az átmérője 50mikrométertől 1mm-ig terjed 50mikrométerrel vékony fóliákat, 1mmessel pedig vastag lemezeket két féle van: i. gázlézerek: széndioxid ii. szilárdtest lézerek, leggyakrabban a neodinium : yag nanométer a sugárzás hullámhossza, a sugárzás nem látható célunk az anyag megolvasztása, de a lézerrel nem csak olvasztani, hanem párologtatni is tudunk, ennek a mértéke mindi a kérdéses. hegesztésnél azt szeretjük, ha fölmelegíti és megolvasztja, de csekély mértékben párologatja el. vágásnál fel akarjuk melegíteni és elpárologtatni. nagyon kis keresztmetszetű, de mély varratokat tudunk vele létrehozni. Ennél kevés hő deformáció lép fel. bármilyen anyag lehet lézersugár egyéb alkalmazásai: i. termikus vágás: 1. lézervágás (szénacéloknál 20mm, korrózióálló acéloknál 10mm, alumíniumoknál 5mm, réznél 1mm a vágási mélység) 2. plazmavágás (kb olyan mint a hegesztőpisztoly, csak komplikáltabb, több csatorna van benne, néha vizet is áramoltatunk a pisztolyban)

7 3. lángvágás (akár 1000mm-es vastagságot lehet vele vágni szénacéloknál, de kizárólag ötvözetlen, vagy gyengén ötvözött acélokat lehet) a. acetilén oxigén keveréket használunk b. a lánggal olvasszuk meg a vágandó részt c. a pisztolyból kifúvó láng két részre osztható, egy hevítő lángra és a középső csatornánk nagynyomású oxigént fúvatunk keresztül (5-10bar), ez a vágóoxigén, a hevítő láng által megolvasztott és elégetett vasat kifújja a vágási résből 4. mechanikus vágások (lemezvágó olló) ii. jelölés: 1. a mobiltelefonok gombjait lézerrel jelölik, mert nagyon termékeny, rugalmas technológia, nem kopik le. iii. Felületötvözés: 1. el tudjuk érni, hogy a felület vékony rétege egészen más tulajdonságú legyen, mint a többi része az anyagnak 2. Elektronsugaras hegesztés: az elektronsugár a hőforrás, egy wolfram ízzószállal hozzák létre, ezt egy mágneses lencserendszerrel fókuszáljuk, ezzel olvasszuk meg az anyagot. a munkadarab bármilyen anyag lehet rendkívül nagy energiasűrűség, akár megawatt/cm2 lehet. nagyon mély és keskeny varratok hozhatóak létre vakumban kell végbemennie, ez gátat szab az alkatrészek méretében. Mo-n a legnagyobb 500x500x500mm-es vákuumkamrával rendelkezik, de léteznek nagyobbak is rendkívül nagy szilárdság és szívósságú a varrat használata Mo-n: fogaskerekek hegesztése, lámpagyártás a General Electricnél, autóipari turbófeltöltők 3. Gázhegesztés: A szakzsargonban lánghegesztésnek nevezik a gázhegesztést tekintjük az elsőként iparszerűen alkalmazott eljárásnak a mai időkre visszaszorult, nem termelékeny eljárás, de egyszerű csőszerelvény gyártásnál alkalmazzák működése: van két gázpalack, az egyik oxigén nagynyomáson, a másik acetilén (c2h2), ezt a két gázt egy nyomáscsökkentő rendszeren keresztül kivesszük a palackból és a hegesztőpisztolyban keverjük össze, amely végén az összekevert gázt meggyújtjuk és ez a láng szolgál a hőforrásként. a keverés aránya megszabja, hogy milyen lángtípussal van dolgunk i. lángtípusok: 1. azonos keverési aránynál semleges láng 2. amikor oxigénfelesleg van akkor oxidáló láng 3. amikor acetilénfelesleg van a lángban, akkor redukáló láng

8 szénacéloknál semleges lángot használunk, 3as típusút öntöttvasaknál, oxidáló gázt alumíniumhoz és rozsdamentes acélhoz szinte minden esetben kézi eljárás ha meghaladja 1-2mm-t a lemez vastagsága, akkor hegesztőanyagot szokás hozzáadni Sajtoló hegesztések 4. Dörzshegesztés: a hegesztéshez szükséges energiát a súrlódásból hozzuk létre, de nem olvasszuk meg a súrlódást úgy hozzuk létre, az egyik alkatrész álló helyzetben van, a másikat forgatjuk rpm-el, az összeszorított homlokfelületen súrlódás lép fel, itt lágyabb állapotba kerül az anyag, ennek következtében a nyomóerő össze tudja őket préselni. az illeszkedési zónában az anyag egy része kinyomódik, sorját képez, a kötés nagyszilárdságú, tökéletes minőségű lesz. (tengelyszerű) össze tudunk hegeszteni különböző anyagminőségeket és különböző anyagokat is csöveket is tud hegeszteni körforgás jellegűnél rotációs hegesztésről beszélünk ha a súrlódó mozgást egyenes vonalú oda-vissza mozgással végezzük, akkor lineáris dörzshegesztésről beszélünk. van amikor a súrlódást egy forgó csappal biztosítjuk, amely vége benyomódik két lemez közé és a két lemez úgy hegesztődik össze, hogy a forgó csap forog, az anyagot mechanikusan elkezdik húzni, a szerszámot a hossztengely mentén hegesztődik. kavaró dörzshegesztés.