Dr. Németh György főiskolai docens Hegesztőeljárások Hegesztőeljárások energiaforrás szerint energiaforrása mechanikai termokémiai villamos ív villamos ellenállás A hegesztőeljárás megnevezése hidegsajtoló dörzsláng- aluminotermikus bevontelektródás ívargonvédőgázas wolframelektródás ívvédőgázas fogyóelektródás ívfedettívű plazmaív pont-, vonal-, dudortompa- salak
+ anód 000...000 C < 0, mm L ív (mm) A hegesztőív 7000 C 000 C ívoszlop 0, U ívoszlop U anód _ Egyenáramú hegesztőív (levegőben, szénelektródák között) katódfolt 000...000 C katód a < 0, mm a) az ív felépítése b) az ív feszültségeloszlása U katód U ív (V) 0 0 0 0 0 0 b A hegesztőív jellemzői U (feszültség) I II III L > L L ~ 00 A ~ 000 A I (áramerősség) I. szakasz: az ív nem stabil II. szakasz: az ívfeszültség független az áramerősségtől III. szakasz: áramsűrűség > 00 A / mm
A kézi ívhegesztés a szén-elektróda b elektromágnes hegesztőpálca szén-elektróda hegesztőpálca c fogyó elektróda Kézi ívhegesztő eljárások a XIX. sz. végén a) Benardosz-féle (88) b) Zerener-féle (889) c) Szlavjanov-féle (89) A bevontelektródás kézi ívhegesztés vázlata 9 ) elektróda-maghuzal ) elektródabevonat ) hegesztőív ) védőgáz a bevonatból ) folyékony salak 6) dermedt salak 8 6 7 0 7) folyékony fém 8) dermedt fém 9) áramforrás 0) alapanyag 6
A bevonat szerepe ívstabilizálás (váltóáramnál is stabil ív, fröcskölés csökkentése), védelem szennyeződés ellen (inaktív gázok), beedződés csökkentése (hőszigetelő salakréteg), tisztítás (P-ból és S-ből foszfidok és szulfidok, kicsapódnak), ötvözés, kiégett ötvözők pótlása (ferroötvözetek a bevonatban: emn, ecr, emo, eti), felületalakítás (folyós salak felületi feszültsége). 7 Az elektródák jelölése E B 60 6 (H) R = 0...0, 0...60 MPa m TTKV C -, +0, 0, -0, -0, -0 0 A AR B C O R RR S hidrogén jele (ha H< ml 00 g el.) áram jele helyzet jele kihozatal jele savas (vasoxid) savas (rutilos) bázikus cellulóz oxidáló rutilos (közepes bevonat) rutilos (vastag bevonat) egyéb 8
Az áram jele ISO-jel 0 6 7 8 9 az elektróda polaritása legkisebb üresjárati feszültség (váltakozóáram +/- - + +/- - + +/- - + +/- - + váltakozó áram nem alkalmas 0V 70V 90V 9 A hegesztési helyzet jele ISO-jel hegesztési helyzetek minden helyzet minden helyzet, kivéve függőlegesen lefelé hegesztés vályú helyzetű tompa- és sarokvarrat, valamint vízszintes sarkvarrat vályú helyzetű tompa- és sarokvarrat mint és függőlegesen lefelé 0
A kihozatal R = m m D C 00% m D : ömledék tömege m C : maghuzal tömege 00 %-nál is nagyobb lehet, ha a bevonat is tartalmaz fémet. Az áramforrás jelleggörbéje U (feszültség) U L > L L I I (áramerősség) Az áramerősség változása az ívhossztól függően
Áramforrások Kézi ívhegesztés áramforrása lehet: transzformátor, dinamó, transzformátor egyenirányító rendszerekkel kiegészítve, benzin- vagy dízelmotoros aggregátor. A varrat a koronaoldal varratdudor varratszegély gyökoldal varratgyök b hőbefolyásolt zóna átmeneti zóna alapanyag ömledék a) a varratrészek megnevezése b) a varrat szerkezete
egyoldali I-varrat kétoldali I-varrat alátétlemezes varrat < mm - mm - 8 mm Élelőkészítés ~ mm mm ~ mm V-varrat X-varrat fűző varrat U-varrat alátétlemez - mm 60 - mm mm 0 > mm > mm - mm 60 mm K-varrat > mm mm fél K-varrat 0 < mm mm mm mm fél U-varrat 0 > mm Élelőkészítés kézi ívhegesztéshez (példák) mm mm A varratok készítése 7 8 9 0 6 ~ mm ~ 8 mm ~ 0 mm 6 6
Készülékezés a.00.00...80.70.6 b a) 0 t teherbírású helyzetbeállító készülék (manipulátor) b) forgatókészülék 7 Előnyök, hátrányok Kézi ívhegesztés előnyei: kényszerhelyzetű hegesztésre alkalmas, eltérő vastagságú anyagok is összeköthetők vele, rendkívül igényes ötvözött és ötvözetlen szerkezetű varrat is kialakítható, vegyes munkákra, hegesztési hibák javítására alkalmas, üzemi vagy szerelési nehézségek áthidalhatók a segítségével, a legolcsóbb berendezések szükségesek hozzá, egyszerű telepítés, nagy mozgékonyság, csekély karbantartási költség. Hátrányai: kis termelékenység, rossz energiahasznosítás. 8
ekvőelektródás (sín alatti) hegesztés (ELIN-Hafergut eljárás) 0 0 6 7 ) alapanyag ) elektróda ) hegesztőív ) varrat ) salak 6) rézsín 7) a hegesztés iránya ) felső rézsín ) alsó rézsín ) elektróda ) vízhűtés 9 Az ELIN-Hafergut féle eljárás jellemzői Elektródák: vastagbevonatú, D =,8...8 mm, h = 00 ill. 000 mm Áramforrás: u. a. mint a kézi ívhegesztésnél Szabályozás: A varrat méretét csak az elektróda (mérete és típusa) határozza meg. Csak az áramerősség változtatható, a hegesztés sebessége ettől függ. Előnyei: a folyamat önműködő, alacsonyabb képzettségű hegesztő egyszerre több varratot is készíthet 0
Védőgázas hegesztések Alapelv: Megfelelő védőgáz esetén erősebb az ionizáció, stabilabb az ív. A védőgáz kiküszöböli az oxidációt és a nitrogénszennyeződést. Az elektróda-bevonat elhagyása megkönnyíti az automatizálást növelhető az áramsűrűség (gyorsabb a leolvadás). Védőgázok: Hidrogén (már nem használják) Hélium: Heliarc eljárás könnyűfém ötvözetekhez, drága. Argon: AWI eljárás erősen ötvözött acélokhoz és nem vas fémekhez; egyenáram egyenes polaritás, Al-nál váltóáram. AI félautomata eljárás, alkalmazási terület u. a. mint AWI; egyenáram fordított polaritás; gázfogyasztás átl. 0 l/perc. CO : csak ötvözetlen acélokhoz, berendezés u. a. mint AI-nál; gázfogyasztás...0 l/perc. CO CO + O ; dezoxidálni kell (hegesztőhuzalban Mn, Si, Al, Ti) Az AI / CO védőgázas hegesztés vázlata 7 6 8 9 0 ) huzalcséve ) előtoló görgők ) hegesztőhuzal ) gázterelő fúvóka ) árambevezető hüvely 6) hegesztőív 7) varrat 8) áramló védőgáz 9) alapanyag 0) áramforrás
Az AI / CO hegesztés berendezése és jellemzői a) AI / CO hegesztőberendezés b) a belső vezérlés elve a) b) U (feszültség) M I M L > L L Huzalelektródák átmérő 0,6..., mm vékony rézbevonat (korrózió ellen) minőségjelölés: ötvözés jellege (gyengén, közepesen, erősen, többszörösen dezoxidáló, molibdén- vagy egyéb ötvözésű) szerint. I (áramerősség) Hegesztés porbeles huzallal Előnyei: gépesített hegesztésre ad lehetőséget; védőgáz nélkül szabadban is (önvédő változatok); a varrat anyaga egyszerűen ötvözhető. Hátrányai: a huzal költséges, a rézbevonat nélküli változatok korrózióra hajlamosak; a higiéniai feltételek rosszak (u. a. mint bevont elektródánál) minden esetben salakolás szükséges.
Ívponthegesztés Az AI / CO berendezés finomlemezeken (s = 0,... mm) pontvarratok készítéséhez is alkalmas. Hegesztési idő beállítható, leteltével az ív kialszik. Egy oldalról hegeszthető. Elektróda: 0,8...,6 mm; Pontvarrat:...0 mm. ) elektróda ) gázfúvóka ) nyílás ) pontvarrat Az argonvédőgázos wolfrámelektródás ívhegesztés (AWI) vázlata 7 6 8 9 ) argonbevezetés ) hegesztőpálca ) alapanyag ) gázfúvóka ) elektróda (wolfrám) 6) argon védőgáz 7) ív 8) varrat 9) áramforrás 6
elektronok + Ar ionok a) b) az ív hőjének 70 % - a az ív hőjének 0 % - a az áramfolyás iránya oxidhártya az ív hőjének 0 % - a az áramfolyás iránya oxidhártya az ív hőjének 70 % - a Al + Al az ív hőjének 70 % - a az ív hőjének 0 % - a oxidhártya Al c) + + az ív hőjének 0 % - a az ív hőjének 70 % - a Villamos ív az argonatmoszférában a) egyenes polaritás esetén b) fordított polaritás esetén c) váltóáramú kapcsolás esetén 7 Plazmahegesztés a) b) Plazmasugár: elektronokból és pozitív ionokból álló magas hőmérsékletű (000-0000 C 0 ) gázsugár, minden anyagot képes megolvasztani, hegesztésre és vágásra is alkalmas. (v = 00-00 m/s) c) d) a) plazmasugár-hegesztés b) plazmaív-hegesztés c) és d) kombinált plazmahegesztés 8
Elektrogáz-hegesztés 6 7 8 ) huzalelektróda ) huzalvezető cső ) varrat ) vízhűtéses rézgyámok ) hegfürdő 6) védőgáz 7) hegesztőív 8) áramforrás Elektróda: D =,6..., mm tömör vagy porbeles. Védőgáz: széndioxid vagy argon - széndioxid keverék. 9 edettívű hegesztés 9 8 7 6 ) vezérlőegység ) áramforrás ) huzalelektródatekercs ) huzalelektróda ) előtoló görgők 6) előtoló egység 7) huzalvezető hüvely 8) fedőporadagolótartály 9) visszaszívó egység 0
Az ívkaverna és környezete 6 7 8 9 0 ) huzalelektróda ) huzalvezető hüvely ) fedőpor-adagolótartály ) ívkaverna ) fedőpor 6) megdermedt salak 7) megolvadt salak 8) varrat 9) hegfürdő 0) hegesztőív ) leváló fémcsepp A fedettívű hegesztés jellemzői áramerősség I = 00...000 A feszültség U = 0...0 V hegesztési sebesség v heg =0...00 m/h elektródakinyúlás l = 0...0 mm huzalelektróda átmérője d =,... mm szalagelektróda szélessége b = 0...00 mm vastagsága v = 0,..., mm fajlagos leolvadás...60 kg/h U (feszültség) U (feszültség) U M M L > L L M I M L > L L Szabályozás a) külső szabályozás b) belső szabályozás I (áramerősség) a) b) I (áramerősség)
A hegfürdő megtartása a)... b) 8 mm a) kerámia fürdőhatárolók 60 b) öntapadós fóliára felvitt szinter fedőporalátétek mm... 0 mm c) hegfürdő megtartása rézsín és fedőpor segítségével c) ) munkadarab ) fedőpor ) rézsín ) gumitömlő Hegesztőeljárások energia-hasznosításának összehasonlítása a) b) % % % 00% 0% 0% 00% % % 0% 0% % 8% a) bevontelektródás kézi ívhegesztés b) fedettívű hegesztés
Ellenállás-hegesztés Jellemzője: a szükséges hőmérsékletet a munkadarabokon átvezetett, ill. azokban indukált áramnak az átmeneti- és az anyagellenálláson fejlődő hője szolgáltatja. Q = I Rτ (J) Előnyei: az elemek mérete széles tartományban változhat lemezek. s = 0,00...0 mm rudak tompahegesztése: D = 0,0...0 mm rudak keresztezett hegesztése: D = 0,0...80 mm egyenletes minőség hőhatásövezet kicsi, elhúzódás jelentéktelen termelékeny, anyag- és energiatakarékos Hátrányai: költséges berendezések karbantartás képzett munkaerőt igényel Az ellenállás-hegesztés eljárásváltozatai Ponthegesztés Vonalhegesztés óliás vonalhegesztés Dudorhegesztés Tompahegesztés Tárcsaelektródás csőhegesztés Nagyfrekvenciás hegesztés 6
Ponthegesztés a) a) a ponthegesztés elve ) áramforrás ) alapanyag ) elektróda ) pontvarrat I I b) b) a ponthegesztés munkarendje 7 8 0 A ponthegesztő gép felépítése 7 6 9 0 6 9 7 8 ) sűrített levegő csatlakozás ) szűrő ) nyomáscsökkentő ) nyomásmérő ) kenőkészülék 6) elektromágneses szelep 7) léghenger 8) dugattyú 9) felső kar 0) állvány ) transzformátor ) lábkapcsoló ) alsó kar ) állvány ) szekunder oldal 6) primer oldal 7) teljesítmény-szabályozó 8) kapcsolótábla 9) vezérlőszekrény 0) konzol ) elektródatartó ) elektródák ) hajlékony vezeték ) merev vezeték ) vízhűtés 8
Vonalhegesztés a) b) a) a vonalhegesztés elve ) áramforrás ) alapanyag ) elektróda ) pontvarrat b) varratképződés vonalhegesztéskor 9 A vonalhegesztés áramprogramjai +I a -I a) folytonos áramú hegesztés +I b -I b) impulzusos vonalhegesztés 0
óliás vonalhegesztés Vékony lemezek tompakötésére alkalmazzák olyan esetekben, amikor az átlapolt kötés nem engedhető meg (esztétikailag, korróziós veszély vagy egyéb ok miatt). Gátolt hőtágulás miatt zömítő nyomás ( ) is fellép. sz sz ) alapanyag ) fólia sz sz Dudorhegesztés ) áramforrás ) alapanyag ) elektróda ) pontvarrat ő alkalmazási terület: betonacél-hálók hegesztése
Zömítő tompahegesztés L sz sz A zömítő tompahegesztés elve ) álló befogópofa ) mozgó befogópofa ) kapcsoló ) transzformátor Huzalok, betonacélok és kis keresztmetszetű rudak illesztésére alkalmas A zömítő és a leolvasztó tompahegesztés munkarendje sz I L sz I a) zömítő b) leolvasztó L z a) sz I L sz I L sz : szorító erő : zömítő erő I: áramerősség L: hosszváltozás z b)
Tárcsaelektródás csőhegesztés ) áramforrás ) elektródagörgők ) szigetelés ) munkadarab ) görgők Nagyfrekvenciás hegesztés Alapelv: A frekvencia növelésével az áramsűrűség és a hőmérséklet is növekszik. Az áram bevezethető konduktív (érintkezéses) vagy induktív (érintkezés nélküli) módon. nagyfrekvenciás tompahegesztés 6
Nagyfrekvenciás csőhegesztések z z a) b) c) a) vonalinduktoros b) tekercsinduktoros c) közvetlen betáplálású 7 Csaphegesztés 6 ) csaphegesztő pisztoly ) távolságtartó láb ) csap ) befogófej ) rugó 6) kerámia gyűrű megakadályozza a fröcskölést koncentrálja az ív hőjét eltakarja az ívet (nem kell pajzs) 8
Salakhegesztés 6 7 8 ) huzalelektróda ) huzalvezető cső ) varrat ) vízhűtéses rézgyámok ) hegfürdő 6) salakfürdő 7) hegesztőpor 8) áramforrás Elektróda: D =... mm tömör vagy porbeles. Hegesztőpor: különleges, a hegesztés hőmérsékletén meghatározott vezetőképességű és viszkozitású legyen. 9 Aluminotermikus (AT) hegesztés A hegesztés elve Az alumínium a fémek oxidjait hőfejlődés közben redukálja: eo + Al = e + Al O + 86 000 J / mol, e O + Al = e + Al O + 8 000 J / mol. A reakció rövid idő alatt (0...0 s), igen magas hőmérsékleten (> 000 C 0 ) játszódik. Beindítása termitgyújtóval történik (~ 000 C 0 ). Ötvözés és hűtés elengedhetetlen. A hozanyag finomhengerművi reve (tisztított, pörkölt, aprított, ismert vegyi összetételű, 0,...,8 mm szemcsenagyság) alumínium-dara (0,...,0 mm szemcsenagyság) ötvözők (mangán, ferroötvözetek) hideganyag (a reakcióidő szabályozására ill. az ömledék szaporítására huzal- vagy szegnyiradék) A homokforma szilárd és hőálló legyen. (A szilícium a homokformából kerül a varratba.) 0
AT - sínhegesztés 9 7 6 6 8 9 ) reakcióüst ) cserélhető aljzat ) csapolószeg ) azbeszt hőszigetelés ) öntőcsésze 6) homokforma 7) beömlőcsatorna 8) salakcsésze 9) támasztó- és szorító elemek Hegesztési teljesítmények 0 0 0 t (perc / m) t (perc / m) kézi ívhegesztés a kézi ívhegesztés 0 a 0 0 CO heg. fedettívű heg. 0 0 0 0 0 a (mm) 0 0 CO heg. a) b) fedettívű heg. 6 8 0 a (mm) m varrat elkészítéséhez szükséges (átlagos) hegesztési idők a) tompavarratoknál b) sarokvarratoknál