HEGKONF 27. Hegesztési Konferencia PROCEEDINGS

Átírás

1 HEGKONF 27. Hegesztési Konferencia PROCEEDINGS Budapest, május Óbudai Egyetem

2 Table of Contents Köszöntő... 1 Dr. Gáti József IN MEMORIAM RITTINGER JÁNOS...3 Fehérvári Attila, Dr. Gáti József, Prof. Tóth László DSc Óbudai Egyetem FÁRADÁSOS REPEDÉSTERJEDÉSRE ÉRVÉNYES TERVEZÉSI GÖRBÉK HEGESZTETT SZERKEZETEK INTEGRITÁSÁNAK MEGÍTÉLÉSÉHEZ...19 Dr. Lukács János Miskolci Egyetem RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLAT ÉS SZERKEZETI INTEGRITÁS...39 Dr. Trampus Péter Dunaújvárosi Főiskola HEGESZTETT VASÚTI JÁRMŰSZERKEZETEK TERVEZÉSE ÉS MEGFELELŐSÉG-ÉRTÉKELÉSE AZ IC+ TÍPUSÚ NAGYSEBESSÉGŰ SZEMÉLYKOCSI FEJLESZTÉSÉNEK PÉLDÁJÁN KERESZTÜL...49 Borhy István*, Belső László** *TÜV Rheinland InterCert Kft.;**MÁV-START Zrt. TÓRIUM TARTALMÚ VOLFRÁM ELEKTRÓDÁK ÉLLETTANI HATÁSA...59 Bakos Levente Magyar Hegesztési Egyesület, TÜV Rheinland InterCert Kft 600 MW TELJESÍTMÉNYŰ SZUPER-KRITIKUS ÜZEMŰ GŐZKAZÁNBLOKK MŰSZAKI ÁTVÉTELI FELADATAI...69 Kürtös László, Gémes Ferenc TÜV Rheinland InterCert Kft. V-MEREVÍTÉSŰ TÉRBELI TÖBBEMELETES ACÉLKERET TERVEZÉSE FÖLDRENGÉSRE...75 Dr. Jármai Károly, Dr. Farkas József Miskolci Egyetem MINŐSÉGBIZTOSÍTÁS A HEGESZTÉSBEN...89 Nagy Ferenc REHM Hegesztéstechnika Kft LDX2101 ÉS 2205 TÍPUSÚ DUPLEX ACÉL LÉZERSUGARAS ÉS VOLFRÁMELEKTRÓDÁS HEGESZTÉSE...95 Lőrinc Zsuzsanna*, Dobránszky János** *Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem; **MTA BME, Kompozittechnológiai Kutatócsoport A TECHNOLÓGIA BEFOLYÁSA NAGYSZILÁRDSÁGÚ DP ACÉLOK PONTHEGESZTETT KÖTÉSEINEK SZERKEZETÉRE Prém László Miskolci Egyetem Technológiai szempontok a hidrogén károsodás elkerülésére Fehérvári Gábor*, Gyura László** *Böhler-Uddeholm Hungary Kft.;**Linde Gáz Mo. Zrt.

3 Robotos hegesztés mint a modern gyártósorok építőegysége automatikus elő- és utólagos minőségellenőrzéssel a hegesztett szerkezetek gyártásában Steinbach Ágoston Crown International Kft. AUTOMATIKUS DÖRZSHEGESZTŐ CELLA KÉTKAROS HUMANOID ROBOTTAL Dr. Farkas Attila*, Katus Attila**, Losonci Pál, Pap Mátyás***, Sándor Tamás**** *Flexman Robotics Kft.; **Autóflex-Knott Kft.; ***Harlo Kft.; ****Autóflex-Knott Kft. FOCUSBAN A MŰVÉSZET Halász Gábor*, Nagy Ferenc** *MESSER Hungarogáz Kft.; REHM Hegesztéstechnika Kft. HEGESZTETT SZERKEZETEK LÁNGEGYENGETÉSE Gyura László, Balogh Dániel, Szteránku Milán Linde Gáz Magyarország Zrt. Határokon átívelő nagy átmérőjű csövek leolvasztó tompahegesztése Dr. Ladányi Péter Interproject Europe KRITIKUS SÁVOK A NAGYSZILÁRDSÁGÚ ACÉLOK HEGESZTETT KÖTÉSEINEK HŐHATÁSÖVEZETÉBEN Gáspár Marcell Gyula, Dr. Balogh András Miskolci Egyetem SPECIÁLIS MÉLYÉPÍTÉSI TECHNOLÓGIAI HEGESZTÉSEK MINŐSÍTÉSE A GYAKORLATBAN Dr. Deli Árpád HBM Kft. A RIDEG TÖRÉS NÉHÁNY KÉRDÉSE A VÁSÁROSNAMÉNYI TISZA-HÍDDAL KAPCSOLATOS TAPASZTALATOKKAL ÖSSZEFÜGGÉSBEN Dr.-techn. Domanovszky Sándor FINITE ELEMENT ANALISYS OF THERMIC PROCESSES IN WELDED JOINTS József Harangozó, János Kuti Óbuda University DUPLEX KORRÓZIÓÁLLÓ ACÉLOK LÉZERSUGARAS HEGESZTÉSE Bögre Bálint BME NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE Pósalaky Dóra, Prof. Dr. Lukács János Miskolci Egyetem SAROKVARRAT HEGESZTÉS PARAMÉTER-OPTIMALIZÁLÁSA CLOOS ROBOTTAL Szilágyi Gábor, Kovács-Coskun Tünde, Pinke Péter Óbudai Egyetem DUPLEX ACÉLCSÖVEK ORBITÁLIS HEGESZTÉSE Pásku Péter*, Dobránszky János*, Rada Péter** *Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem; **Acis Complex Kft. JAVÍTÓHEGESZTÉSI TECHNOLÓGIA KIDOLGOZÁSA RUGÓVEZETŐ CSAPHOZ Bögre Bálint BME

4 A HEGESZTÉSTECHNOLÓGIA HATÁSA FINOMSZEMCSÉS NAGYSZILÁRDSÁGÚ SZERKEZETI ACÉL ISMÉTLŐDŐ IGÉNYBEVÉTELLEL SZEMBENI ELLENÁLLÁSÁRA Dobosy Ádám, Dr. Lukács János Miskolci Egyetem A HŐHATÁS ÖVEZET KEMÉNYSÉGÉNEK BECSLÉSE EGYSZERŰ MÓDON Pogonyi Tibor, Dr. Palotás Béla Dunaújváros Főiskola M30 SAJÓ HÍD GYÁRTÁSA ÉS SZERELÉSE Halász Krisztián Közgép ZRt. Aluminiumanyagok és azok hegesztése a hídépítés és az építőipar területén Érsek László TERMIKUS SZÓRÁSSAL ÉS LÉZERSUGARAS FELRAKÓHEGESZTÉSSEL KÉSZÜLT RÉTEGEK MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSI LEHETŐSÉGEI MOLNÁR András*, BUZA Gábor**, BALOGH András***, *Miskolci Egyetem; **BAY Zoltan Anyagtudományi Intézet; ***Miskolci Egyetem NAGY TELJESÍTŐKÉPESSÉGŰ ANYAGOK HEGESZTÉSE Dr. Palotás Béla, Nagy Attila, Zemankó István Dunaújvárosi Főiskola ROBBANTÁSSAL PLATTÍROZOTT LEMEZEK ANYAGVIZSGÁLATA Kovács-Coskun Tünde Óbudai Egyetem BIOANYAGOK LÉZERSUGARAS VÁGÁSI TECHNOLÓGIÁJA Bitay Enikő a, Puskás Zsolt b, Kulin Tamás c, Meszlényi György d, Dobránszky János e, a Sapientia EMTE; b Exasol Kutató, Fejlesztő Kft.; c BME; d Óbudai Egyetem; e MTA BME Kompozittechnológiai Kutatócsoport Az MSZ EN ISO :2014 hegesztő minősítő rendszer sajátosságai Paluska Gyula TÜV Rheinland InterCert Kft. Duplex acélok lézersugaras megmunkálása Kun Levente Alex, Sándor-Kerestély Mátyás Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK LINEÁRIS DÖRZSHEGESZTÉSSEL KÉSZÜLT KÖTÉSEINEK TULAJDONSÁGAI Meilinger Ákos Miskolci Egyetem RONCSOLÁSMENTES ANYAGVIZSGÁLÓK EURÓPAI KÉPZÉSI PROGRAMJA Skopál István, Dóczi Miklós, Fücsök Ferenc, Lukovits László, Méhész István, Trampus Péter MAROVISZ Magyar Roncsolásmentes Vizsgálati Szövetség

5 27. Hegesztési Konferencia Budapest, május NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE WELDABILITY OF HIGH STRENGTH ALUMINIUM ALLOYS Pósalaky Dóra Prof. Dr. Lukács János Miskolci Egyetem, Gépészmérnöki és Informatikai Kar, Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet, 3515 Miskolc-Egyetemváros Absztrakt - Jelen cikkben a 6082-T6 nemesíthető, kiválásosan keményített nagyszilárdságú alumínium ötvözet hegeszthetőségét vizsgáljuk fizikai szimuláció (NST, HTT) és fáradásos repedésterjedési sebesség vizsgálat (FCG) segítségével. Vizsgáljuk továbbá a volfrám elektródos, semleges védőgázas ívhegesztés hideghuzalos (HH AWI) eljárásváltozatának gépesíthetőségét, a kísérlet sikerességét alátámasztva technológiai eljárásvizsgálat eredményeinek kiértékelésével. Abstract The following article represents the investigation of the weldability of high strength T6 solution heat treated and artificially aged aluminium alloy with the support of physical simulations (NST and HTT) and fatigue crack growth tests (FCG on base metal). Furthermore, we examine the success of an experimental automated cold wire fed tungsten inert gas (CW TIG) welding technology by the evaluation of the welding procedure test results. 1. Bevezetés A különféle alumíniumötvözetek, különösen a nagyobb szilárdságúak, a klasszikusnak nevezhető alkalmazásaik mellett (például repülőgépipar) egyre jelentősebb szerepet játszanak a szerkezetépítésben, a széles értelemben vett járműiparban stb.. Azonban az anyagok ezen új csoportja nem csekély kihívás elé állítja a mérnököket a tervezés, a gyártás és az üzemeltetés során egyaránt. A hatékony felhasználás több feltétele közül kettőt érdemes kiemelni, egy technológiai és egy alkalmazási, illetve alkalmazhatósági feltételt. A technológiai feltétel a szerkezeti elemek kötése, leggyakrabban hegesztése, így az a hegeszthetőség kérdéskörében jelenik meg. Az alkalmazási feltétel pedig az ilyen típusú szerkezetek, szerkezeti elemek terheléséből következik, amely jellemzően ismétlődő igénybevétel, így a kulcskérdés az azzal szembeni ellenállás. Az alkalmazási területek bővülésével olyan iparágak kerültek előtérbe, ahol fontos az automatizálható technológiák alkalmazása, a tömeggyártás és a rövid gyártási ciklusidő. Megfelelően optimalizált technológiai paraméterek kiválasztását számos anyagvizsgálati mérés és hegesztési kísérlet elvégzésével szükséges alátámasztani. 2. Nagyszilárdságú alumíniumötvözetek Az alumíniumötvözetek egyre terjedő felhasználásának alapját minden bizonnyal tulajdonságaiknak pozitív lehetőségei hordozzák, úgy mint: kis sűrűség, jó hő- és villamos 247

6 Pósalaky D. et al. NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE vezető képesség, - ötvözés mellett acélokhoz mérhető szilárdság és szívósság, jó alakíthatóság, korrózióállóság és felületminőség. Ezeket a tulajdonságokat az ipar több ágazatában is széleskörűen kihasználják, például az elektronikában, az űrtechnikában, a csomagolóiparban és az járműiparban. Az alumínium egy másik kiemelkedő tulajdonsága a mai környezettudatosabb gyártási irányelvek szempontjából, hogy a hulladék vagy selejt alumínium termékek nagyon kedvező körülmények mellett újra feldolgozhatók. (Ha a bauxit újrafeldolgozásához szükséges energiát 100 egységnek tekintjük, akkor a hulladék alumínium feldolgozásához szükséges energia mennyisége csupán 5 egység [1, 2].) 2.2 A kísérletekhez alkalmazott alumínium ötvözet A kísérletek során a 6xxx sorozatba tartozó 6082-T6 típusú nemesíthető, kiválásosan keményített alumíniumötvözetet alkalmaztuk, extrudált formában.. Ezen csoportba tartozó ötvözeteknek két fő ötvözőjük van a magnézium és a szilícium, mindkét ötvöző fő hatása a szilárdságnövelésben jelentkezik (a T6 jelölés az anyag hőkezeltségi állapotára utal, azaz nemesítetett mesterségesen öregített). Az alkalmazott ötvözet tulajdonságait az 1. táblázat foglalja össze. Kémiai összetétel Si [%] Fe [%] Cu [%] Mn [%] Mg [%] Cr [%] Zn [%] Ti [%] 1,1 0,19 0,02 0,46 0,6 0,08 0,03 0,03 Mechanikai tulajdonságok Rm [MPa] Rp0,2 [MPa] A [%] HV táblázat A vizsgált 6082-T6 típusú alumíniumötvözet tulajdonságai Az alumíniumötvözetek felhasználása az iparban jelentős előnyökkel jár, amelyek a következőek: tömegcsökkenés (gyártó és felhasználó számára is), ezáltal költségmegtakarítás, jó korrózióállóság és esztétikus megjelenés. Másfelől a feldolgozása során komoly kihívások jelentkeznek, amelyek a tiszta alumínium sajátos tulajdonságaiból fakadnak. Különösen érzékelhetőek ezek a nehézségek az alumíniumötvözetek hegesztése során. 3. Fizikai szimuláció és hegeszthetőség Az alumíniumötvözetek hegeszthetőségét alapvetően nehezítik a következő tulajdonságok: a nagy az oxigén iránti affinitása, a nagy fajhő, a fokozott hővezetőképesség, a jó villamos-vezető képesség, a nagy hőtágulási együttható továbbá, a változó hidrogén-oldó képesség. Mindezen tulajdonságok mellett problémát jelent az alumíniumötvözet alacsony olvadáspontja (Tolv, 6082-T6 = 660 C) és a felületét borító oxidréteg magas olvadáspontja (Tolv, Al 2 O 3 = 2070 C) közötti jelentős hőmérséklet különbség okozza (a hegesztési 248

7 27. Hegesztési Konferencia Budapest, május folyamatot megelőzően, vagy azzal egyidejűleg ezt az oxidréteget szükséges eltávolítani, bontani). Az előbbi tulajdonságok pedig a következő problémákhoz vezetnek a hegesztés során: repedés érzékenység porozitás, jelentős mechanikai tulajdonságbeli változások a hőhatásövezetben. Fizikai szimulációk alkalmazásával vizsgálható és számszerűsíthető az alumíniumötvözetek hegesztése során fellépő melegrepedési hajlam. A melegrepedések esetében elsődlegesen metallurgiai problémáról beszélünk. A legfőbb oka a kristályosodási repedés kialakulásának az, hogy az elsődleges kristályosodás során a varrat szilárdulása oözben az alakváltozás meghaladja a varrat (varratfém) alakváltozó képességét, amelynek egyelvi ábráját mutatja az 1. ábra. Melegrepedések kialakulását eredményezi, ha az adott ötvözet alakváltozó képessége (P) nem éri el a szükséges alakváltozó képességet (Pth) a ridegség hőközében (BTR). A fizikai szimuláció - eltérően a véges elemes szoftverektől - tényleges, valós folyamatokat hoz létre, kombinálva a hagyományos fizikai vizsgálatokat és a numerikus módszereket. A szimuláció folyamán egy konkrét gyártási folyamat alatt a munkadarabot ért termikus, mechanikai és környezeti hatásokat szimulálja, amelyek nem szükségszerűen egy időben, de feltétlenül együttesen jelentkeznek [3, 4, 5]. A melegrepedés-érzékenység számszerűsítéséhez a következő fizikai szimulációs kísérleteket alkalmazhatjuk: NST (Nil Sterngth Temperature) vizsgálat és melegszakító vizsgálat (HTT Hot Tensile Test) hevített és hevített-visszahűtött próbatesteken. A vizsgálatok közötti kapcsolatot a 2. ábra szemlélteti. P = alakváltozó képesség ε = alakváltozás T = hőmérséklet 1. ábra 2. ábra Melegrepedések alakváltozási elmélete [3] Melegrepedés és fizikai szimulációk kapcsolata [3] Az ábrán látható jelölések: NST Nill Strength Temperature: zérus szilárdsághoz tartozó hőmérséklet, NDT Nill-Ductility Temperature: zérus alakváltozó képességhez tartozó hőmérséklet, DRT Ductility Recovery Temperature: alakváltozó képesség helyreállásának hőmérséklete, BTR Brittleness Temperature Range: ridegség hőmérséklet tartománya, NDR Nill Ductility Range: zérus alakváltozó képesség tartománya, DRR Ductulity Recovery Rate: az alakváltozó képesség helyreállásának mértéke, RDR Ratio of Ductility Recovery: az alakváltozó képesség helyreállásának aránya. 249

8 Hőmérséklet, C Pósalaky D. et al. NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE 3. ábra A Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézetében található Gleeble 3500-as fizikai szimulátor A melegszakító vizsgálatok elvégzését szükségszerűen megelőzi az NST vizsgálatok kivitelezése, hiszen fontos, hogy a melegszakító vizsgálat során ne haladjuk meg az NST-t. Mind az NST, mind a HTT vizsgálatokat a Gleeble 3500-as termo-mechanikus fizikai szimulátoron végeztük (3. ábra). 3.1 Zérus szilárdsági vizsgálat Az NST vizsgálat célja tehát azon hőmérséklet meghatározása, amelyen már terhelés nélkül is szétválnak a szemcsehatárok, ezt a hőmérsékletet nevezzük a zérus szilárdság hőmérsékletének. A vizsgálatokat Ø6x80mm-es próbatesteken végeztük, amelyeknek vizsgálati szakasza 25 mm-es volt. A vizsgálat első lépéseként minimális húzófeszültséggel terheljük a próbatesteket, amelynek célja a nyomófeszültségek kiiktatása, majd egyenletes hevítési sebességgel hevítjük (21 C/sec) a próbatesteket. A szolidusz hőmérsékletet (TS) megközelítve lassabb hevítési sebességet alkalmazunk (figyelembe véve, hogy az NST a szolidusz hőmérséklethez közeli értékű) az NST pontos meghatározása érdekében. A 4. ábrán egy próbatest vizsgálati adatait láthatjuk, a kék görbe jelöli a beprogramozott vezérlőjelet, a piros görbe pedig a próbatesten mért valós hőmérséklet adatokat Beállított hőm. Mért hőm C/sec 21 C/sec NST Idő, s 4. ábra 5. ábra Egy NST teszt jellegzetes hőmérséklet görbéje NST próbatest szakadás után 250

9 Hőmérséklet, C Feszültség, MPa 27. Hegesztési Konferencia Budapest, május Az NST pontban a szemcsehatárok szétválnak, azaz a próbatest elszakad, ahogyan az az 5. ábrán látható. Az NST vizsgálatok adatait és azok kiértékelését mutatja be a 2. táblázat. Próbatest NST [ C] 6-BM-NST BM-NST BM-NST BM-NST BM-NST BM-NST BM-NST BM-NST BM-NST BM-NST Átlag 616,6 Szórás 7,15 Szórási együttható 1,16 % 2. táblázat Az NST megállapítására szolgáló fizikai szimulációs adatok és értékelésük 3.2 Melegszakító vizsgálat A zérus szilárdsági hőmérséklet meghatározása után kerülhet elvégzésre a melegszakító vizsgálat, amelyet Ø10x116,5 mm-es próbatesteken végzünk: a következő hőmérsékleteken, hevíetett próbatesten, 100 C/sec hevítési sebesség mellett 450 C, 550 C, 560 C, 570 C, 580 C, 590 C és 600 C, valamint hevített-visszahűtött próbatesteken 40 C/sec hűtési sebességgel 590 C, 580 C, 570 C, 560 C, 550 C és 450 C. [6] A 6. ábrán a 450 C-on, hevített próbatesten végzett vizsgálat hőmérséklet és feszültség görbéje látható, a 7. ábra pedig a 6082-T6 anyagminőségű hevített próbatestet mutatja a vizsgálat elvégzését követően Hőmérséklet Program hőm. Feszültség Idő, s 6. ábra 7. ábra A vizsgálat hőmérséklet idő feszültség Melegszakító vizsgálat próbatest diagramja a vizsgálat lefutását követően A melegszakító vizsgálatok és a vizsgálati eredmények kiértékelése jelenleg is folyik, azok részletes bemutatására egy következő publikációban kerül sor. 251

10 Pósalaky D. et al. NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE 4. Hegesztési kísérlet A hegesztési kísérletek során az volt a célkitűzés, hogy az alapvetően kézi volfrám elektródos argon védőgázas impulzusos ívhegesztést és annak hideghuzalos eljárásváltozatát gépesített módon tudjuk kombinálni. A 6082-T6 anyagminőségű alumíniumötvözetet egyre elterjedtebben használják a járműiparban, ám gépesített hegesztése még további fejlesztéseket kíván. A hegesztés során nem beolvadó gyökalátétet alkalmaztunk, az élkiképzést szemlélteti a 8. ábra [7]. 8. ábra Élkiképzés A kísérlet során alkalmazott segédanyagokat és paramétereket a 3. táblázat foglalja össze. Védőgáz Huzalelektróda 100 % Argon AlMg5 Ø1,2 mm Hegesztési paraméterek Sor Védőgáz [l/min] Késleltetés [sec] Csúcsáram [A] Huzalelőtolás [m/min] Hegesztési s. [mm/min] Gyök ,4 1,6 1. töltő ,2 2. töltő ,2 3. táblázat Kísérleti paraméterek [8, 9] A fenti paraméterekkel készült hegesztett kötéseket szemlélteti a 9. ábra, amelyen jól látható a hegesztés során katódporlasztással megvalósított oxideltávolítás [7, 8, 9]. 9. ábra Jobb oldali kép: koronaoldal, baloldali kép: gyökoldal 4.1 A kötés mechanikai tulajdonságai A kísérlet eredményességének megítéléséhez a szokásos anyagvizsgálatokat végeztük el, az MSZ EN ISO jelű szabvány szerint, amelyek a következőek voltak: 252

11 Feszültség, σ [Mpa] 27. Hegesztési Konferencia Budapest, május három pontos, 180 -os hajlítóvizsgálat, kettő gyök- és kettő koronaoldali szabvány szerinti próbatesten, hosszirányú szakítóvizsgálat, három próbatesten, keménységmérés, három próbatesten. A hajlítóvizsgálatok során azt tapasztaltuk, hogy a négy próbatestből három elviselte a hajlítást repedés nélkül, egy korona oldali próbatesten viszont megjelent a repedés a vizsgálati folyamat utolsó harmadában. A szakítóvizsgálatok során a próbatestek rendre az összeolvadási sávtól 6-8 mm-re szakadtak (11. ábra); a 10. ábra diagramjai által szemléltetett számszerűsíthető adatokkal jellemezhetjük a hegesztett kötés szakítószilárdságát, összefüggésben az alapanyag szakítószilárdságával Alapanyag Hegesztett kötés 306 MPa 171 MPa Megnyúlás, Δl [mm] 10. ábra 11. ábra Az alapanyag és a hegesztett kötések Szakító próbatestek az MTS-en végzett szakítódiagramjai vizsgálatot követő szakadás utáni állapotban A keménységmérés során három próbatesten regisztrált vizsgálati eredményeket ábrázolja a 12. ábra és a keménységmérés lenyomatiról készített fotó látható a 13. ábrán képen. HV0, ,0-12,0-8,0-4,0 0,0 4,0 8,0 12,0 16,0 1.1 pt 1.2 pt 2 pt Átlagos keménység 12. ábra A varrat középvonalától mért keménység értékek HV0,5-ös terhelés mellett 13. ábra A keménységmérés lenyomatairól készült makrofotó, a 2. próbatest esetében 253

12 Fáradásos repedésterjedési sebesség, da/dn, [mm/ciklus] Pósalaky D. et al. NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE 5. Fáradásos repedésterjedési sebesség vizsgálatok A gépek és szerkezetek igénybevétele az esetek többségében időben változik. Az igénybevétel időbeli változása különböző berendezéseknél, esetenként egyes elemeinél lényeges eltérést mutathat. A dinamikus igénybevételnek kitett alkatrészek, szerkezetek, olyan periódikusan váltakozó, ismétlődő feszültségnek vannak kitéve, amely az anyag folyáshatára alatt van. A nagyszámú ismétlődés hatására az anyag akkor is tönkremehet, ha a terhelő feszültség nagysága nem éri el a folyáshatárt. Folyáshatárra helyesen elvégzett méretezés ellenére, ismétlődő igénybevétel hatására, hosszabb üzemidő után törések következhetnek be. Ezt az ismétlődő igénybevételek hatására bekövetkező tönkremenetelt nevezzük fáradásnak. Ezen oknál fogva a folyáshatárra történő méretezés helyett más koncepcióra van szükség. A sérülésbiztos méretezés, abból indul ki, hogy a szerkezetekben mindig vannak repedések, s ezek terjedőképesek, növekednek, tehát a szerkezetnek a hiba detektálásáig, majd az azt követő intézkedés végrehajtásáig el kell viselnie a terheléseket [5, 10]. 5.1 Fáradásos repedésterjedés alapanyagon A fáradásos repedésterjedés leírására félempirikus, empirikus összefüggések állnak rendelkezésre, maradéktalan számszerűsített jellemzésére nem áll rendelkezésre megfelelő modell. A vizsgálatok elvégzésére MTS típusú elektro-hidraulikus anyagvizsgáló rendszeren, szobahőmérsékleten, laboratóriumi körülmények között került sor, a 6082-T6 anyagminőségű alapanyagból kimunkált próbatesteken. A repedésterjedés mértékét compliance módszer segítségével mértük, a vizsgálatok során a próbatesteket húzó feszültséggel terheltük, a következő paraméterekkel mellett: R = 0,1 volt a feszültségarány, szinuszos karakterisztikájú a terhelés függvény, a repedésterjedés első két harmadában a terhelési frekvencia f = 20 Hz volt, az utolsó harmadban pedig f = 5 Hz. A próbatest kialakítást mutatja a 14. ábra, a vizsgálati adatokat pedig a 15. ábra. 1,0E-01 1,0E-02 1,0E-03 6-BM-FCG-TL1 6-BM-FCG-TL2 6-BM-FCG-TL5 6-BM-FCG-LT1 6-BM-FCG-LT3 6-BM-FCG-LT6 1,0E-04 1,0E Feszültségintenzitási tényező, ΔK, MPa m 1/2 14. ábra 15. ábra Fáradásos repedésterjedés vizsgálat- A vizsgálatból származtatott kinetikai diagramok hoz szükséges CT próbatestek A vizsgálati adatok kiértékelése a hét ponton átmenő inkrementális polinomos módszerrel történt, a konstansokat (C és n) pedig a Paris-Erdogan összefüggés [11] segítségével számítottuk (4. táblázat). 254

13 27. Hegesztési Konferencia Budapest, május Próbatest C n Korrelációs index 6-BM-FCG-TL1 1,522E-07 3,011 0, BM-FCG-TL2 9,022E-08 3,287 0, BM-FCG-TL5 1,013E-07 3,298 0, BM-FCG-LT1 1,913E-07 2,875 0, BM-FCG-LT3 3,312E-07 2,629 0, BM-FCG-LT6 3,738E-07 2,676 0, táblázat A Paris-Erdogan konstansok és a korrelációs indexek (r) 5. Összegzés A nagyszilárdságú acélok, illetve alumíniumötvözetek napjaink szerkezeti alkalmazásaiban meghatározó szerepet töltenek be. Ugyan az iparban alkalmazott fémek jelentős hányadát mind máig a vasalapú ötvözetek teszik ki, az utóbbi években jelentős térhódítást mutat az alumíniumötvözetek felhasználása. Különösen olyan húzóágazatokban figyelhető meg ez, mint az autóipar. Az alumínium alkalmazása mellett szól a jó korrózióállóság, vezetőképesség, illetve a modern alumíniumötvözetekre jellemző nagy szilárdság is. Az alumíniumötvözetek felhasználásával elérhető jelentős súlycsökkentés nem csak a gyártás során fajsúlyos szempont, hanem később a felhasználók számára is hordoz pozitív eredményeket (például autóipar, ahol a súlycsökkenés üzemanyag fogyasztás csökkenést is eredményez). Az anyagok ezen új csoportja nem csekély kihívás elé állítja a mérnököket tervezési, kivitelezési és üzemeltetési oldalról egyaránt. A kutató munka célkitűzése mindezekből következően kettős. Egyrészt kidolgozni azokat a hegesztéstechnológiákat, amelyekkel megfelelő tulajdonságú, tulajdonság-együttesű hegesztett kötések készíthetők, valamint összehasonlítani azokat. Másrészt meghatározni a tulajdonság-együttesek hangsúlyos elemét, az ismétlődő igénybevételekkel szembeni ellenállást. Az ismertetett vizsgálatokból a következő megállapítások szűrhetőek le. Az alapanyagon elvégzett zérus szilárdsághoz tartozó hőmérséklet (NST - Nil- Strength Temperature) vizsgálatokból megállapítható, hogy a 6082-T6 ötvözet NST hőmérséklete 617 C. A gépesített hideghuzalos argon védőgázos volfrám elektródos ívhegesztés (AWI) során a hőhatásövezetben a várható kilágyulás tapasztalható volt, a kötések szakítószilárdsága megközelítette az elvárható 60%-os szintet az alapanyaghoz képest. Az alapanyag fáradásos repedésterjedéssel (FCG Fatigue Carack Growth) szembeni ellenállása a T-L és az L-T orientációkban valószínűsíthetően nem azonos. A további célkitűzések ezen tapasztalatok ismeretében a következők. A melegrepedés-érzékenység pontosabb minősítéséhez folytatni kell a megkezdett melegszakító vizsgálatokat (HTT Hot Tensile Test). A gépesített hideghuzalos AWI eljárás technológiai paramétereinek pontos beállítása és az ív frekvencia valamint balansz meghatározása további kísérleteket igényel, valamint az optimális eljárás meghatározásához szükséges más eljárásokkal is kísérleteket, összehasonlító vizsgálatokat végezni. Az eljárások további értékeléséhez hegesztett kötéseken is szükséges fáradásos repedésterjedési sebesség vizsgálatokat végezni. 255

14 Pósalaky D. et al. NAGYSZILÁRDSÁGÚ ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE Köszönetnyilvánítás A cikkben ismertetett kutató munka a TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék [1] [2] [3] Lukács J., Kuzsella L., Dobosy Á., Pósalaky D., Hegesztési melegrepedésérzékenység megítélése fizikai szimuláció segítségével, GÉP, LXIV. évfolyam, 8. szám., 2013., o. [4] Verő B., A fizikai és matematikai szimuláció helye és szerepe a műszaki anyagtudományban, Bányászati és kohászati lapok 145. évfolyam 1. szám, Budapest 2012., 2-6. o. [5] Lukács J., Nagy Gy., Harmati I., Koritárné F. R., Kuzsella Lászlóné K. Zs., Szemelvények a mérnöki szerkezetek integritása témaköréből, Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék, Miskolc 2012., o. [6] A. Kostrivas, J. C. Lippold, A Method for Studying Weld Fusion Boundary Microstructure Evolution in Aluminum Alloys, Supplement to the welding journal, 2000 january. [7] Balogh A., Sárvári J., Schäffer J., Tisza M., Mechanikai technológiák, Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, [8] Szunyogh L., Hegesztés és rokontechnológiák Kézikönyv, Gépipari Tudományos Egyesület, Budapest, [9] Mathers, G., The welding of aluminium and it s alloys, Woodhead Publishing Limited, Cambrige, [10] Gál I., Kocsisné Baán M., Lenkeyné Bíró Gy., Lukács J., Marosné Berkes M., Nagy Gy., Tisza M., Anyagvizsgálat, Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, [11] P. Paris and F. Erdogan, A critical analysis of crack propagation laws, Journal of Basic Engineering, Transactions of the ASME (1963)