és s alumíium hegesztett kötéseiek k viselkedése ismétl tlődő igéybev ybevétel eseté Lukács Jáos Nagy Gyula Gáspár r Marcell Meiliger Ákos Dobosy Ádám Pósalaky Dóra Miskolci Egyetem, Ayagszerkezettai és s Ayagtechológiai giai Itézet, H- Miskolc-Egyetemv Egyetemváros 7. Ayagvizsgálat a Gyakorlatba (AGY( AGY) Szakmai Szemiárium Kecskemét, 4. júius j 9-. Járműipari ayagfejlesztések: sek: célzott alapkutatások az alakíthat thatóság, hőkezelés és s hegeszthetőség g témakt maköreibe Szakmai vezető: : Prof. Dr. Tisza Miklós TÁMOP 4...A-//KONV //KONV--99 Tartalom Bevezetés: a vizsgálati mátrixm Nagyciklusú fárasztóvizsgálatok () Fá vizsgálatok () Befejezés: a folytatás Tartalom Bevezetés: a vizsgálati mátrixm Nagyciklusú fárasztóvizsgálatok () Fá vizsgálatok () Befejezés: a folytatás A vizsgálati mátrix m általáosa A vizsgálati mátrix m agyszilárds Alumíium Alapayag : BM Hegesztett kötés : k BM/WJ Hegesztett kötés : k BM/WJ Alapayag : BM Hegesztett kötés : k BM/WJ Hegesztett kötés : k BM/WJ : zérus z szilárds rdsághoz tartozó hőmérséklet : melegszakítás (hevítéses, hevítéses ses visszahűtéses) ses) : hőhatásövezeti szimuláci : kisciklusú fárasztás : agyciklusú fárasztás : fáradf sterjedés BM/WJ: S96QL/GMAW GMAW um BM: S69QL BM/WJ: S69QL/GMAW GMAW m BM/WJ: S69QL/GMAW GMAW om BM: S96QL BM/WJ: S96QL/GMAW GMAW m
A vizsgálati mátrix m alumíium A vizsgált alapayagok (aa( aa) és s hegesztő hozagayagok (ha) vegyi összetétele, tele, tömeg% Alumíium BM/WJ: 68 T6/GTAW BM: AlMg és s 74 H BM/WJ: 74 H/FSW BM/WJ: 74 H/GTAW BM: 68 T6 BM/WJ: 68 T6/FSW Ayagmiőség S69QL aa INEFIL NiMoCr ha S96QL aa UNION X96 ha Ayagmiőség S69QL aa INEFIL NiMoCr ha S96QL aa UNION X96 ha C.6.8.6. Cu... Si....8 Cr.6..9.4 M..6.4.9 Ni.... P..7.9 Mo...8. S..7. Ti.6.4 Al.4.6 Nb..6 N.. V..9.4 B.. Ayagmiőség Mg Si Z Cu M AlMg aa.9.79.44..77..4.4 74-H aa.8.6.6.4.... 68-T6 aa.6....46.9.8. Fe Cr Ti A vizsgált alapayagok (aa( aa) és s hegesztő hozagayagok (ha) mechaikai tulajdoságai Ayagmiőség S69QL aa INEFIL NiMoCr ha S96QL aa UNION X96 ha R ) y N/mm 89 7 7 >9 R m N/mm 8 8 4 >98 R y /R m.9.9.964.949 A % 7. 9. 6. >4 R m * A N/mm * % 44 8 6 >7 Ayagmiőség t R ) y R m A aa hk aa/hk aa hk aa/hk aa hk aa/hk mm N/mm N/mm % AlMg aa 8 8 74-H aa 6 9 9.9 4. 68-T6 aa 6 67. Z % Próbatestek agyszilárds BM/WJ: S96QL/GMAW GMAW um BM: S69QL BM/WJ: S69QL/GMAW GMAW m 4+ BM/WJ: S69QL/GMAW GMAW om BM: S96QL 8 ++ BM/WJ: S96QL/GMAW GMAW m 4 8 ) R y jeletése R eh vagy R p.. Próbatestek alumíium Alumíium BM/WJ: 68 T6/GTAW BM: AlMg és s 74 H és s 7 + és s + BM/WJ: 74 H/FSW 6 BM/WJ: 74 H/GTAW BM: 68 T6 6 + BM/WJ: 68 T6/FSW 8 Tartalom Bevezetés: a vizsgálati mátrixm Nagyciklusú fárasztóvizsgálatok () Fá vizsgálatok () Befejezés: a folytatás
(High( Cycle Fatigue): vizsgálati körülmk MSZ ENV 99--EUROCODE EUROCODE : Acélszerkezetek tervezése. - rész: r Általáos és s az épületekre voatkozó szabályok. (9... ábra és s 9.6.. ábra) MTS 8 lapos próbatest álladó terhelésamplit samplitúdó R =, f = Hz sziusz függvf ggvéy szobahőmérs rséklet laboratóriumi riumi köryezetk GMAW FSW (High( Cycle Fatigue) ) vizsgálatok eredméyei S69QL / S69 / Weldox 7 (High( Cycle Fatigue) ) vizsgálatok eredméyei S69QL GMAW-m / Weldox 7 WJ / S-S69QL S69QL GMAW Feszültségtartomáy,, MPa 8 7 6 4 S69QL BM; R=,; f=hz [saját mérés] S69 BM; R=,; f=,hz [irodalom] Weldox 7 BM [irodalom] S69QL BM; R= [irodalom],e+,e+,e+4,e+,e+6,e+7,e+8 Tökremeeteli ciklusszám, N, ciklus Feszültségtartomáy,, MPa 8 S69QL GMAW-m; R=,; f=hz {m} [saját mérés] S69QL GMAW-m; R=,; f=hz {p} [saját mérés] 7 Weldox 7 WJ [irodalom] S,S69QL,S96QL GMAW; R= [irodalom] 6 S69QL GMAW-m; R=,; f=hz {m} {h} [saját mérés] 4,E+,E+,E+4,E+,E+6,E+7,E+8 Tökremeeteli ciklusszám, N, ciklus (High( Cycle Fatigue) ) vizsgálatok eredméyei S69QL / S69 / Weldox 7 S69QL GMAW-m / Weldox 7 WJ / S-S69QL S69QL GMAW (High( Cycle Fatigue) ) vizsgálatok eredméyei S96QL és s S69QL GMAW-m / S-S69QL S69QL GMAW Feszültségtartomáy,, MPa 8 7 6 4 S69QL BM; R=,; f=hz [saját mérés] S69 BM; R=,; f=,hz [irodalom] Weldox 7 BM [irodalom] S69QL BM; R= [irodalom] S69QL GMAW-m; R=,; f=hz {m} [saját mérés] S69QL GMAW-m; R=,; f=hz {p} [saját mérés] Weldox 7 WJ [irodalom] S,S69QL,S96QL GMAW; R= [irodalom] S69QL GMAW-m; R=,; f=hz {m} {h} [saját mérés],e+,e+,e+4,e+,e+6,e+7,e+8 Tökremeeteli ciklusszám, N, ciklus Feszültségtartomáy,, MPa 8 S96QL BM; R=,; f=hz [saját mérés] S96QL BM; R= [irodalom] 7 S96QL GMAW-m; R=,; f=hz [saját mérés] S,S69QL,S96QL GMAW; R= [irodalom] 6 4,E+4,E+,E+6,E+7,E+8 Tökremeeteli ciklusszám, N, ciklus
(High( Cycle Fatigue) ) vizsgálatok eredméyei S69QL és s S69QL GMAW-m; ; S96QL és s S96QL GMAW-m EN 999--:7/A: Eurocode 9: Desig of alumiium structures - Part -: Structures susceptible to fatigue. (Figure 6. és Figure J.4) 8 7 Feszültségtartomáy,, MPa 6 4 S69QL BM; R=,; f=hz [saját mérés] S96QL BM; R=,; f=hz [saját mérés] S69QL GMAW-m; R=,; f=hz {m} [saját mérés] S69QL GMAW-m; R=,; f=hz {p} [saját mérés] S96QL GMAW-m; R=,; f=hz [saját mérés],e+,e+,e+4,e+,e+6,e+7,e+8 Tökremeeteli ciklusszám, N, ciklus (High( Cycle Fatigue) ) vizsgálatok eredméyei 74-H és s 74-H FSW (High( Cycle Fatigue) ) vizsgálatok eredméyei 68-T6 FSW 74-H BM-hossziráy [saját mérés] 68-T6 FSW-keresztiráy [saját mérés] Feszültségtartomáy,, MPa 74 BM-hossziráy [irodalom] 74 BM-keresztiráy [irodalom] 74-H FSW-keresztiráy [saját mérés] Feszültségtartomáy,, MPa 68-T6 FSW-részleges átolvadás [irodalom] R =, R =,,E+,E+4,E+,E+6,E+7 Tökremeeteli ciklusszám, N, ciklus,e+,e+4,e+,e+6,e+7 Tökremeeteli ciklusszám, N, ciklus Feszültségtartomáy,, MPa (High( Cycle Fatigue) ) vizsgálatok eredméyei 74-H és s 74-H FSW; 68-T6 FSW 74-H BM-hossziráy [saját mérés] 74 BM-hossziráy [irodalom] 74 BM-keresztiráy [irodalom] 74-H FSW-keresztiráy [saját mérés] 68-T6 FSW-keresztiráy [saját mérés] 68-T6 FSW-részleges átolvadás [irodalom] R =,,E+,E+4,E+,E+6,E+7 Tökremeeteli ciklusszám, N, ciklus A (High( Cycle Fatigue) ) vizsgálatokb latokból megfogalmazható következtetések A megtervezett techológi giákkal megfelelő miőségű hegesztett kötések k készk szíthetők. A vizsgált alapayagok agyciklusú fáradással szembei elleáll llása magasabb, mit a hegesztett kötéseké.. A külöbsk bségek mértm rtéke egyes esetekbe felveti a hegesztéstechol stechológia további fiomításáak ak lehetőségét, t, illetve igéy yét A vizsgált alapayagok és s hegesztett kötések k agyciklusú fáradással szembei elleáll llása összhagba va az összehasolító ayagok irodalomba közölt k viselkedésével, vel, egyes esetekbe pedig jobb aál. A JSME szabváyba találhat lható 4 próbatestes módszer alkalmazható agyciklusú fáradással szembei elleáll llást kifejező határg rgörbék meghatároz rozására. ra.
Tartalom Bevezetés: a vizsgálati mátrixm Nagyciklusú fárasztóvizsgálatok () Fá vizsgálatok () Befejezés: a folytatás A fáradf sterjedés s kietikai diagramja R = álladó T = álladó A A feszülts ltségitezitási téyezt yező tartomáy yáak ak küszk szöbértéke (ΔK th ) A Paris-Erdoga összefüggés álladói (C ad ) A A feszülts ltségitezitási téyezt yező tartomáy yáak ak kritikus értéke(δk fc ) A fáradf sterjedésre sre érvéyes tervezési görbék k szerkezete (BS 79) A tervezési határg rgörbék származtat rmaztatásáak módszere és a határg rgörberbe elvi alakja (Fatigue( Crack Growth): vizsgálati körülmk (Fatigue( Crack Growth): próbatestek kimukálása GMAW és s FSW hegesztett kötésekbk sekből MTS CT és s TPB próbatest batestekek orietáci k: T-L és s L-TL W és s W WM, RY, AZ és s RAY repedésk skövetés: optikai módszerm compliace módszer álladó terhelésamplit samplitúdó R =, f = Hz / Hz sziusz függvf ggvéy szobahőmérs rséklet laboratóriumi riumi köryezetk GMAW kötésekk FSW kötésekk
(Fatigue( Crack Growth) ) vizsgálatok eredméyei: S96QL alapayag, midhárom orietáci Fáési sebesség,,e-,e-,e-,e-4,e-,e-6,e-7 R =, A feszültségitezitási téyező tartomáya, K, MPam / A_ - T-S A_ - T-S A_ - T-S A_4 - T-S A_ - T-S A_ - L-S A_ - L-S A_ - L-S A_4 - L-S A_ - L-S B_ - T-L B_ - T-L B_ - T-L B_4 - T-L B_ - T-L Az S96QL alapayag hegesztett kötéseibk seiből l készk szített orietáci jú próbatestek repedésm sméret-igéybevételi szám (a-n) görbg rbéi Repedésméret, a, mm 9-GMAWm--W 9-GMAWm--W 9-GMAWm--W 9-GMAWm--W4 9-GMAWm--W 9-GMAWm--W6 9-GMAWm--W7 9-GMAWm--W8 4 6 7 8 9 Igéybevételi szám, N, ciklus Az S96QL alapayag hegesztett kötéseibk seiből l készk szített orietáci jú próbatestek kietikai diagramjai (da/dn dn-δk) Az S96QL alapayagból és GMAW-matchig hegesztett kötésekből l készk szült külöbk böző orietáci jú próbatesteke elvégzett vizsgálatok eredméyeib yeiből képzett miták Fáési sebesség,,e+,e-,e-,e-,e-4,e-,e-6,e-7 R =, Feszültségitezitási téyező tartomáya, K, MPam / 9-GMAWm--W 9-GMAWm--W 9-GMAWm--W 9-GMAWm--W4 9-GMAWm_-W 9-GMAWm--W6 9-GMAWm--W7 9-GMAWm--W8 Mérőszám K fc K fc Orietáci T-S L-S T-S S ad L-SL T-L T-S L-S T-S S ad L-SL T-L W W A mita elemszáma ma S96QL alapayag S96QL GMAW-matchig 8 8 Átlag.99.7.847.44..68.4. 4.44. Szórás.946.7.667.6 6.68 4.74. 8.8.94, Szórási együtthat ttható.9.7.74.9.667.446.47.67.4.4 A saját t vizsgálatok és s az irodalmi adatok összehasolításasa Ayagmiőség 7C St8b- DP_6 E4C H6- TRIP_867 X8TM H7- QStE69TM N-A-XTRA 7 S96QL XABO saját t vizsgálatok irodalmi adatok R y N/mm 7 8-8 8 4 4 6-68 68 78 8 7 R m N/mm 4 44 79-8 9 6 6-7 6 8 8 4 9 K th MPam / 7.69..7.9 4.-..7 mm/cycle cycle,, MPam /.6.7...8.6.49.-.7.7.9.7.44. K fc MPam / 6.7 4 6..4.7 6.7 7-7 7 88. 6.4 A külöböző alapayagok (aa) és hegesztett kötéseik (hk) tervezési görbéiek paraméterei Ayagmiőség 7C aa 7C hk E4C aa E4C hk X8TM aa X8TM hk QStE69TM aa S69QL aa S69QL hk S96QL aa S96QL hk XABO aa K th / MPam /.4 ) 8. ).98.6.6.74.78.86.8 kidolgozás s alatt kidolgozás s alatt.8.7.76 C mm/cycle cycle,, MPam / 8. E-9E.4 E-9E 9.78 E-8E.6 E-8E.74 E-7E. E-7E.7 E-7E. E-7E.6 E-8E 4. E-7E K fc / MPam / 7 9 9 94 9 4 ) A maradó feszülts ltségek jellegéek ismeretébe az alapayagra kapott értékből l származtathat rmaztatható.
Fáési sebesség,,e-,e-,e-4,e-,e-6 7C alapayag 7C hegesztett kötés E4C alapayag E4C hegesztett kötés X8TM alapayag X8TM hegesztett kötés QStE69TM alapayag S96QL alapayag A fáradf radásos repedésterje sterjedésre meghatározott ter- vezési görbék (EGYSZERŰ KAPCSOLAT) Az (Fatigue( Crack Growth) ) vizsgálatokb latokból megfogalmazható következtetések I. A megtervezett techológi giákkal megfelelő miőségű hegesztett kötések k készk szíthetők. A vizsgált alapayag fáradf sterjedéssel ssel szembei elleáll llása szigifikása sa függ f az orietáci tól. A vizsgált alapayag fáradf sterjedéssel ssel szembei elleáll llása összhagba va az összehasolító ayagok irodalomba közölt k viselkedésével. vel. Az eredméyek segíts tségével a fáradf radásos repedésterjed sterjedésre sre érvéyes tervezési határg rgörbék meghatározhat rozhatók. S96QL hegesztett kötés XABO alapayag,e-7 A feszültségitezitási téyező tartomáya, K, MPam / Külöböző alumíium jellegzetes fáradf radásos repedésterjed sterjedési si görbg rbéi EN 999--:7/A: Eurocode 9: Desig of alumiium structures - Part -: Structures susceptible to fatigue.. (Figure( B.6 a)) (Fatigue( Crack Growth) ) vizsgálatok eredméyei AlMg és s 74-H,E- AlMg-BM--T-L ( próbatest) AlMg-BM--L-T ( próbatest) Fáési sebesség,,e-,e-,e-4 74-H-BM--T-L ( próbatest) 74-H-BM--L-T ( próbatest),e- R =, Feszültségitezitási téyező tartomáya, K, MPam / (Fatigue( Crack Growth) ) vizsgálatok eredméyei 74-H FSW (Fatigue( Crack Growth) ) vizsgálatok eredméyei 68-T6 FSW,E-,E- Fáési sebesség,,e-,e-,e-4 -FSW--WM -FSW--WM -FSW--WM -FSW--R -FSW--R -FSW--R -FSW--A -FSW--A -FSW--A -FSW--TR-RA -FSW--TR-RA -FSW--TR-RA Fáési sebesség,,e-,e-,e-4,e- 6-FSW--WM 6-FSW--WM 6-FSW--R 6-FSW--R 6-FSW--A 6-FSW--A 6-FSW--TR-RA 6-FSW--TR-RA,E- R =, Feszültségitezitási téyező tartomáya, K, MPam /,E-6 R =, Feszültségitezitási téyező tartomáya, K, MPam /
(Fatigue( Crack Growth) ) vizsgálatok eredméyei és azok összehasolítása sa irodalmi adatokkal Próbatestek kimukálása FSW hegesztett kötésekbk sekből, vizsgálatokhoz (TR-RA) RA) A repedés- terjedés iráya L-T T-L TR-RA RA WM R A 74-H saját t mérésm,9,46,48,,6,6 darab 68-T6 irodalom,,89 4, 4, 4,9 darab 68-T4+PWHT irodalom 4,8,,67 darab 68-T6 saját t mérésm,77,99,66,86 4,48 4,9 darab 74-H 68-T6 Fáési sebesség, (Fatigue( Crack Growth) ) vizsgálatok eredméyei 74-H/FSW, 68-T6/FSW TR-RA RA,E-,E-,E-,E-4,E-,E-6 R =, -FSW--TR-RA -FSW--TR-RA -FSW--TR-RA 6-FSW--TR-RA 6-FSW--TR-RA Feszültségitezitási téyező tartomáya, K, MPam / Az (Fatigue( Crack Growth) ) vizsgálatokb latokból megfogalmazható következtetések II. A megtervezett techológi giákkal megfelelő miőségű hegesztett kötések készk szíthetők. A léyegl yegébe azoos alapayagoko (AlMg, 74-H) elvégzett fá g vizsgálatok eredméyei orietáci két t (T-L és s L-T) L azoosak tekithetők; k; mérethatás s (s= mm és s s=6 mm) szigifikása sa em mutatható ki. Az FSW kötésekbe k a repedések terjedése szigifikása sa eltérőek tekithető,, attól l függf ggőe, hogy azok a kötés k s közepk zepé, a szélei vagy a kötés k s hossztegelyére merőlegese haladak. A vizsgált alapayagok és s hegesztett kötések k fáradf radásos repedésterjed sterjedéssel ssel szembei elleáll llása összhagba va az összehasolító ayagok irodalomba közölt k viselkedésével. vel. A fáradf sterjedésre sre érvéyes tervezési határg rgörbék meghatároz rozásához további kísérleti k és s elemzési muka szüks kséges. Tartalom Bevezetés: a vizsgálati mátrixm Nagyciklusú fárasztóvizsgálatok () Fá vizsgálatok () Befejezés: a folytatás Alumíium A vizsgálati mátrix m általáosa : hőhatásövezeti szimuláci Alapayag : BM Hegesztett kötés : k BM/WJ Hegesztett kötés : k BM/WJ Alapayag : BM Hegesztett kötés : k BM/WJ Hegesztett kötés : k BM/WJ : zérus z szilárds rdsághoz tartozó hőmérséklet : melegszakítás (hevítéses, hevítéses ses visszahűtéses) ses) CCT: folyamatos hűtésűh átalakulási diagramok hegesztési si viszoyokra : kisciklusú fárasztás : agyciklusú fárasztás : fáradf sterjedés
A vizsgálati mátrix m agyszilárds A vizsgálati mátrix m alumíium BM/WJ: S96QL/GMAW GMAW um BM: S69QL BM/WJ: S69QL/GMAW GMAW m BM/WJ: S69QL/GMAW GMAW om BM: S96QL BM/WJ: S96QL/GMAW GMAW m Alumíium BM/WJ: 74 H/GMAW BM/WJ: 68 T6/GTAW BM: AlMg és s 74 H BM/WJ: 74 H/FSW BM/WJ: 74 H/GTAW BM: 68 T6 BM/WJ: 68 T6/FSW BM/WJ: 68 T6/GMAW Köszöjük k a megtisztelő figyelmet! Köszöetyilváítás A közleméybe ismertetett kutató muka a TÁMOP- 4...B-//KONV-- projekt eredméyeire alapozva, a TÁMOP-4../A-/-KONV--9 jelű projekt részekét, az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretébe az Európai Uió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfiaszírozásával valósult meg. Lukács Jáos jaos.lukacs@ui-miskolc.hu Nagy Gyula Gáspár r Marcell Meiliger Ákos Dobosy Ádám Pósalaky Dóra Miskolci Egyetem, Ayagszerkezettai és s Ayagtechológiai giai Itézet, H- Miskolc-Egyetemv Egyetemváros http://www.met.ui-miskolc.hu/ miskolc.hu/ 7. Ayagvizsgálat a Gyakorlatba (AGY( AGY) Szakmai Szemiárium Kecskemét, 4. júius j 9-.