VÉDŐGÁZAS ÍVHEGESZTÉSEK Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Mechanikai Technológia és Anyagszerkezettani Tanszék Dr. Palotás Béla
Tartalom Védőgázas ívhegesztéseksek Argon védőgázas v volfrámelektr melektródás ívhegesztés Plazmahegesztés, s, plazmavágás Fogyóelektr elektródás s védőgázas v ívhegesztéseksek CO 2 -hegesztés Keverék k védőgázas v ívhegesztés Argon védőgázas v fogyóelektr elektródás ívhegesztés Porbéléses huzalos ívhegesztés Elektrogáz hegesztés Keskenyhornyú hegesztés Szerző: dr. Palotás Béla 2
Argon védőgázas volfrámelektródás ívhegesztés (AWI-hegesztés) (Nozle = fúvóka, Filler rod = hegesztő pálca, Gas shielding = gáz védelem, Weld bead = varrat hernyó, Weld pool = varrat fürdő, Parent plate = alap lemez) Cseppátmenet AWIhegesztésnél Szerző: dr. Palotás Béla 3
AWI-hegesztő berendezés F: Védőgáz palack, E: gáz zárószelep, G: vízhűtés csatlakozó, D: áramvezető kábel,a: alapanyag, B: áramforrás, C: szabályozó kör Szerző: dr. Palotás Béla 4
Az AWI-hegesztés jellemzői A volfrám elvileg nem olvad meg, gyakran hallható a nemolvadó elektródás, semleges védőgázas ívhegesztés elnevezés is, hiszen hélium védőgázban is alkalmazzák. Az eljárással minden anyag hegeszthető, alkalmas kötő- és felrakó- továbbá ívpont hegesztésre is. Az iparban széles körben alkalmazzák, elsősorban erősen ötvözött acélok, színes- és könnyűfémek hegesztésére. Ötvözetlen és gyengén ötvözött acéloknál nem gazdaságos, de gyökhegesztésre ill. különleges esetekben alkalmazzák. Jellemző az eljárásra a stabilitás, a nagy tisztaság, jó minőség, de a termelékenység nem nagy. A színes és könnyűfémek elsődleges hegesztési eljárása. Szerző: dr. Palotás Béla 5
A polaritás szerepe AWI- hegesztésnél Szerző: dr. Palotás Béla 6
Alumínium hegesztésénél Megoldás a VÁLTAKOZÓÁRAM használata I Egyenáramú komponens t Probléma: Egyenáramú komponens kialakulása. Az egyenáramú komponenst kompenzálni kell! Szikrakisüléssel segítik az ívgyújtást. Szerző: dr. Palotás Béla 7
Impulzustechnika alkalmazása I ( áramerősség ) I imp. I alap t imp. t alap t ciklus t( idő ) Az impulzustechnika lehetővé teszi a hőbevitel pontos szabályozását. Szerző: dr. Palotás Béla 8
Hegesztési paraméterek d w = 1...4 mm (Volfrám átmérője) I ív = 5...500 A (Áramerősség) U ív = 15...30 V (Ívfeszültség) v heg = 70...200 mm/min (Heg. Seb.) 1,6 10 A 2 15 A Alapáram: 2,4 20 A 3,2 30 A Impulzus hegesztés: I a = f(d w ) I i = I a /0,32 t i = 0,2 s t a =2 ti 4 40 A Szerző: dr. Palotás Béla 9
AWI-hegesztés alkalmazása Színes- és könnyűfémek, erősen ötvözött acélok (szerszámok javító- és felrakó hegesztése, korrózióálló acélok) hegesztése. Csövek körvarratának hegesztése, ötvözetlen és gyengén ötvözött acéloknál, gyökhegesztésre is. Alkalmazási korlát: Kis leolvadási sebesség Magas szaktudást, gyakorlatot igényel Huzatos helyen nem biztosítható megfelelő gázvédelem. Szerző: dr. Palotás Béla 10
PLAZMA HEGESZTÉS, VÁGÁS Plazma: az anyagok ionizált, termodinamikai egyensúlynak megfelelő arányban disszociált és ionizált gáz állapota. A plazma magas hőmérsékleten állítható elő, nagy energiaszint jellemzi, mind hegesztésre, mind vágásra, és egyéb termikus megmunkálásra használható. Plazma állapot elérése: 100 % Ar Ar + 20000 Ar ++ T, K Szerző: dr. Palotás Béla 11
Plazma előállítása A W-elektróda és a pisztoly belső fúvókája között nagyfrekvenciás szikrakisülés biztosítja az első töltéshordozókat. A plazma az elektróda és a munkadarab között jön létre (plazma ív). Plazma sugár (láng) (belső ívű pisztoly) a W-elektróda és a pisztoly belső fúvókája között alakul ki az ív és a gáz fúvatja ki a plazmát. Szerző: dr. Palotás Béla 12
Plazma hegesztés A plazma hegesztés mélybeolvadású varratot biztosít. Minden anyaghoz alkalmazható, amelyekhez az AWI-hegesztés, de a plazma nyújtható, stabil és egészen kis áramoknál is alkalmazható. ( I 50 A, mikroplazma hegesztés) Szerző: dr. Palotás Béla 13
Plazmaképző gázok és védőgázok Alapanyag Ötvözetlen és gyengén ötv.. acélok Erősen ötvözött acélok ( Cr- Ni ac.) Réz és ötvözetei Alumínium és ötvözetei Nikkel és ötvözetei Titán és ötvözetei Plazmaképző Argon Argon, Ar + H 2 Argon Argon Argon, Ar + H 2 Argon, Ar + He Védőgáz Ar + ( 5-8 % ) H 2 Ar + ( 10...40 % ) CO 2 Ar + ( 0-8% ) H 2 He Ar, Ar, He Ar + He Ar + He Ar + ( 3...10% ) H 2 Argon, Ar + He Szerző: dr. Palotás Béla 14
Plazma vágás Minden anyag vágható az eljárással. Szerző: dr. Palotás Béla 15
Vízalatti plazmavágás A plazmavágásnál képződő káros gázok elnyelődnek a víz alatt. Szerző: dr. Palotás Béla 16
Levegős plazmavágás Az üzemi levegő hálózat biztosítja a plazmaképző gázt ( N, O). Szerző: dr. Palotás Béla 17
Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztések CO 2 hegesztés, Keverék védőgázas ívhegesztés, Argonvédőgázas fogyóelektródás ívhegesztés (AFI( AFI-hegesztés) Porbeles huzalos ívhegesztés. ( MAG, MIG, FCAW, GMAW) Szerző: dr. Palotás Béla 18
Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztések Huzalelektróda Huzaldob Áram hozzávezetés Huzal előtoló + Gázterelő fúvóka Áramellátás - Az anyagokat folyamatosan adagolt leolvadó huzalelektróda és a munkadarab között képzett ívvel ömlesztik össze, gáz vagy gázkeverék védelme alatt. Szerző: dr. Palotás Béla 19
Fogyóelektródás ívhegesztés változatai Huzalelektróda Ötvözetlen acél, + dezoxidens (Si, Al, Ti ötvözéssel) Ötvözetlen acél, + dezoxidens (Si, Al, Ti ötvözéssel) Védőgáz 1. Széndioxid (CO2) Keverék védőgáz: Ar + ( 2...30%) CO 2 Ar + ( 1...12%) O 2 Ar +( 2...15%) CO 2 + ( 1...5%) O2 Alkalmazás Acélszerkezet tömeggyártás, TTKV = O C-ig Acélszerkezet tömeggyártás, TTKV = -2O C -ig Elnevezés Széndioxid védőgázas ívhegesztés ( CO2 - hegesztés ) MAG-C Keverék védőgázas ívhegesztés MAG-M Szerző: dr. Palotás Béla 20
Fogyóelektródás ívhegesztés változatai 2. Ötvözetlen acél + dezoxidens (Si, Al, Ti ötvözéssel) CO 2 + Ar ( 5...30% ) Acélszerkezeti tömeggyártás, TTKV = -2O Cig Kettős gázfúvókás fogyóelektródás ívhegesztés ( MAGCI-heg.) Porbeles huzal ( porbéléses huzal ) Széndioxid, keverék védőgáz Acélszerkezeti tömeggyártás, TTKV = -6O Cig, ötvözött acélokhoz is Porbeles huzalos ívhegesztés FCAW Szerző: dr. Palotás Béla 21
Fogyóelektródás ívhegesztés változatai 3. Alapanyag szerint Argon, Ar + kevés más gáz Színes és könnyűfémek, erősen ötvözött acélok Argonvédőgázas fogyóelektródás ívhegesztés ( AFI - hegesztés ) MIG Dupla portöltetű porbeles huzal Nincs szükség védőgázra Csővezetékek, acélszerkezetek helyszíni szerelése TTKV = -20 Cig Önvédő porbeles huzalos ívhegesztés Szerző: dr. Palotás Béla 22
Fogyóelektródás ívhegesztés általános elrendezése Szerző: dr. Palotás Béla 23
Hegesztőhuzalok jelölése Ötvözetlen és finomszemcsés acélokhoz - MSZ EN 440 - G 46 3 M G3Si Nagyszilárdságú acélhoz - EN 12534 G 62 6 Mn4Ni1Mo Melegszilárd acélokhoz - EN 12070 - G CrMo1Si Erősen ötvözött acélokhoz - EN 12072 G 20 10 3 Porbeles huzalok MSZ EN 758 - T 46 3 1Ni B M 4 H5 EN 12535 - T55 5 Mn1,5Ni B M4 H5 T EN 12071 T CrMo1 B M4 H5 EN 12073 T 19 12 3L R M4 Szerző: dr. Palotás Béla 24
Az ívhegesztési eljárások leolvadási teljesítményének összehasonlítása Leolvadási teljesítmény, kg/h 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés porbeles huzallal 3,2 d e Önvédő porbeles huzalos ívhegesztés 1 1 3,25 2,5 2,4 1,6 1,2 1,4 5 3,25 4 5 4 6 3,2 2,4 2,4 3 Fedettívű hegesztés 2 2 6 2,5 1,6 Fogyóelektródás védõgázas ívhegesztés tömörhuzallal Bevontelektródás kézi ívhegesztés nagyhozamú elektródával Bevontelektródás kézi ívhegesztés 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Áramerõsség, A Salakhegesztés 4 2,5 4 3 5 Szerző: dr. Palotás Béla 25
Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztéseknél: belső szabályozás L ív L ív2 L ív1 A fémfürdő lengésének következménye az ívhossz változása L ív2 L ív L ív1 v előtolás = const. Előtoló motor U L ív1 L ív L ív2 + L ív = - I Egyensúly: v elő. = v leolv. I 1 I névl. I 2 v leolv. = f ( I ) Ívhossz nő: I 1 I névl. Ívhossz csökken: I 2 I névl. v leolv. v elő. v leolv. v elő. Szerző: dr. Palotás Béla 26
Porbéléses huzal Szerző: dr. Palotás Béla 27
A hegesztési paraméterek összefüggése d e = const. v előtolási A varratsor2 A varratsor1 A varratsor2 A varratsor1 I ív v hegesztési Kontinuitás összefüggése: v hegesztési. A varratsor = v előtolási. A huzal fémes U ív Szerző: dr. Palotás Béla 28
Cseppátmenet fő típusai Rövidzárlatos anyagátmenet Cseppes anyagátmenet Szerző: dr. Palotás Béla 29
Az anyagátmenet további módjai Forgóíves anyagátmenet: T.I.M.E. = Transferred Ionized Molten Energy Szerző: dr. Palotás Béla 30
Hegesztési paraméterek 1. Hegesztési paraméterek Eljárás de, mm I ív, A Uív, V v elő m/min v heg, mm/ min L sz *, mm V védőgáz l/min MAG C 0,6-2,4 25-650 18-35 2-12 100-500 5-20 12-24 MAG M 0,6-2,4 25-650 15-30 2-12 100-500 5-20 12-24 MAGCI 0,6-2,4 25-650 15-32 2-12 100-500 5-20 9-20 *: Az Lsz az un. szabad huzalhosszúság, Szerző: dr. Palotás Béla 31
Hegesztési paraméterek 2. Eljárás de, mm I ív, A U ív, V v elő m/min v heg, mm/min L sz *, mm V védőgáz l/min AFI 0,8-2,4 30-600 15-30 1-10 100-1500 5-20 10-24 FCAW 1-3,2 100-550 22-32 2-9 100-500 15-30 8-12 Önvédő 2,4-4 300-600 36-45 1-8 100-400 15-30 - Szerző: dr. Palotás Béla 32
A fogyóelektródás védőgázas ívhegesztések alkalmazása CO 2 hegesztés Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok (acélszerkezeti tömeggyártás) TTKV = 0 ºC Keverék védőgázas ívhegesztés Acélszerkezeti tömeggyártás TTKV = - 20 ºC Robottechnika Porbeles huzalos ívhegesztés Acélszerkezeti tömeggyártás TTKV = - 60 ºC Erősen ötvözött acélok, felrakó hegesztés AFI - hegesztés Színes- és könnyűfémek Erősen ötvözött acélok, felrakó hegesztés Szerző: dr. Palotás Béla 33