Hegesztés és rokon technológiák Dr. Palotás és Prof. Kaplan nyomán

Hegesztés és rokon technológiák Dr. Palotás és Prof. Kaplan nyomán Anyagismeret Dr. Orbulov Imre Norbert Anyagtudomány és Technológia Tanszék

Miről lesz ma szó? Hegesztés definíciója és csoportosítása Hegeszthetőség Hibatípusok és okok Hegesztési eljárások Ömlesztő hegesztések Sajtolóhegesztések Forrasztás Ragasztás

Kötések csoportosítása KÖTÉSEK ALAKKAL ZÁRÓ SÚRLÓDÁSSAL ZÁRÓ ANYAGGAL ZÁRÓ Ék-, csap-, szegecskötés Tengelyagy-kötések Elemek a helyzetbiztosításhoz Pattintó-, feszítő- és szorítókötések Karimás- és csavaros kötések Sajtolt tengelyagy-kötések Rugalmas közbenső elemekkel Rugalmas közbenső elemek nélkül HEGESZTETT KÖTÉSEK FORRASZTOTT KÖTÉSEK RAGASZTOTT KÖTÉSEK

Hegesztési eljárások csoportosítása A kötéshez használt energia beviteli módja szerint Ömlesztő hegesztések Sajtoló hegesztések A hozaganyag fajtája A kötés védelme A gépesítési szint A technológiai adatok alapján Több száz hegesztési eljárás

Varrat kialakulása - ömlesztés

Varrat kialakulása - sajtolás F F

Hegeszthetőség Az acélok hegeszthetősége nem más, mint az acélok bizonyos fokú alkalmassága arra, hogy Adott alkalmazásra Meghatározott munkarenddel Megfelelő hegesztőanyagokkal olyan szerkezeteket építhessünk belőlük, amelyekben a fémes kötések helyi tulajdonságai, a szerkezetre kifejtett hatásukkal együtt eleget tesznek a megkívánt követelményeknek

A hegeszthetőség tényezői Meghatározó tényezők Kémiai összetétel Gyártási eljárás: csak csillapított acél Hőkezelési állapot: normalizált, utóhőkezelés Előzetes alakítás: újrakristályosodás Befolyásoló tényezők Vastagság, méret, geometria, keresztmetszetváltás Feszültséggyűjtő helyek Kötés kialakítások Gyárthatóság Üzemi körülmények

Kémiai összetétel Alapalkotók C, Mn, Si, S, P Gáznemű szennyezők O, N, H Ötvözők Cr ferrit- és karbidképző, korrózióállóság, melegszilárdság Ni ausztenitképző, korrózióállóság Mo ferrit- és karbidképző, helyi korrózióállóság, melegszilárdság V, W, Ti, Nb, Ta erős karbidképzők, melegszilárdság

Kémiai összetétel Az acél hegeszthető, ha nem edzhető (C<0,2%)

Mangán és szilícium Dezoxidens Kéntelenítés FeS+Mn=MnS+Fe Szilárdságnövelés Mech. tul. R m Fő dezoxidens Csillapított, ha Si>0,12% Félig, ha 0,07%<Si<0,12% Csillapítatlan, ha Si<0,07% Alapesetben ridegít Mech. Tul. R m KV KV 1,7 Mn, % Si, %

Kén és foszfor Kristályosodási (meleg) repedés: Fe-FeS eut. Teraszosrepedés (vörös törékenység) S<0,035% Ridegít (hidegtörékenység) Mennyiségét acélgyártáskor van lehetőség csökkenteni P<0,035% Mech. tul. Rm 986 ºC KV Fe FeS P, %

Oxigén és nitrogén Oldott, vagy zárvány Nagyon ridegít Gömbalakú zárvány jobb Nemesoxid jobb Oldott Ridegít Öregít Denitrálás Mech. Tul. R m KV O, %

Hidrogén hatása Pelyhesedést okoz Mikroüregbe diffundál Nagy feszültség Szubmikró repedés Hidegrepedések indulópontja lehet Halszem effektus képlékeny töreten [H] [H] A halszem: nagy oldott H tartalom H 2 [H] Szubmikroszkópikus repedés Mikroüreg

Repedések A repedések a hegesztett szerkezetek tipikus hibái Hegesztett szerkezetkben repedés nem engedhető meg, mert ridegtörés kiindulópontjai lehetnek Repedések Hidegrepedés Kristályosodási repedés Teraszos repedés (réteges tépődés) Hőkezelési (újrahevítési) repedés

Hidegrepedés Hőhatásövezetben Általában 200 C alatt Okai Oldott hidrogén Nagy feszültségek Rideg szövet

Hidegrepedés-mentes munkarend A munkarend is segít Karbon egyenérték Keménység Kritikus hűtési idő Lemezvastagság Hőbevitel C e IIW C Mn 6 Cr Mo 5 V Ni Cu 15

Kristályosodási repedés Kristályosodás során a varratfémben Szennyezőkben dúsult folyadékhártya lehűléskor Nagy méretű varratok Rossz varratalak Nagy dermedési hőköz Húzófeszültség S tartalom

Likvációs repedés Szétválást jelent I-B tartományban γ és folyadék tart egyensúlyt γ-vas kevésbé oldja a szennyezőket, így a folyadék dúsul Napjainkban a leggyakoribb repedés típus

Teraszos repedés A keresztirányú alakváltozás meghaladja az alakváltozási képességet Szulfid és egyéb kiválások kritikus pontokban

Teraszos repedés elkerülése Keresztirányú alakváltozó képesség grantálása Z k >24% S tartalom kordában tartása S<0,025% lehetőleg Konstrukció

ÖMLESZTŐ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

Hőbevitel A hegesztési hőfolyamatokat modellezik T 850 C T 1 T max Maximális hőmérséklet ( A ) 3 T krit W ( T ) Lehűlési sebesség 500 C t h t 8/5 T T 2 Túlhevítési idő Kritikus lehűlés idő t T - T 1 2 t

Modellezési lehetőségek Kis sebességű hőforrás Síkszerű hőforrás Véges vastagságú lemez vagy lineáris hőforrás Félig végtelen test vagy pontszerű hőforrás Nagy sebességű hőforrás Síkszerű hőforrás dörzshegesztés Lineáris hőforrás elektronsugaras hegesztés Pontszerű hőforrás ívhegesztések Ráadásul térben mozognak A különböző hatásnak kitett zónák meghatározhatók

Például vas-karbon ötvözetek

Vas-karbon ötvözetek Varratfém övezete Dendrites szerkezet, az ömledékből kristályosodva Részleges olvadás övezete Itt kezd kialakulni a fémes kötés Szemcsedurvulás övezete Újrakristályosodás okán, túl nagy hőmérséklet Hőkezelés övezete Normalizálás, ez már nem káros Részleges hőkezelés övezete Csak részben ausztenitesedik, részben normalizálódik Újrakristályosodás övezete Kritikus alakváltozás esetén ez is lehet kritikus Öregedés övezete Nitridek okozzák, ridegít, ütőmunka csökken

Bevontelektródás kézi ívhegesztés Leolvadó, bevonatos elektróda és a darab között ív ég, a bevonatból védőgáz fejlődik Kötő-, felrakó- és javítóhegesztés Bevonatos elektróda Elektróda fogó Áramforrás ~ / = - + Testkábel Munkakábel Munkadarab

Folyamata Salaktakaró Bevonat Védőgáz képződés Védőgáz atmoszféra Maghuzal Beolvadási mélység Ív Cseppátmenet Fémfűrdő Hőhatás övezet

A bevonat feladatai, bevonatok Ívstabilizálás Védőgáz képzés Dezoxidálás Denitrálás Ötvözés Salakképzés Lehűlési sebesség csökkentése Metallurgiai folyamatok Leolvadási sebesség növelése Savas Mély, esztétikus varrat Pozíció hegesztés kevésbé Rutilos Könnyű hegesztés, pozíció hegesztésre is, vastag bevonat, finomcseppes Cellulóz Kevés salak, minden helyzet, csövek gyökhegesztése Sok gáz Bázikus Jó mechnikai tulajdonságok Nehéz vele hegeszteni, szárítás Durvacseppes

Hegesztési paraméterek Elektróda maghuzal átmérő 1,5 6 mm Áramerősség 30 500 A, (30 60)d e A Ívfeszültség 20 50 V, (0,04I+20 V) Hegesztési sebesség 80 200 mm/min Kihúzási hossz 100 400 mm G F E D C B A

Alkalmazási területek Az ipar minden területén Egyszerű, olcsó, sok elektróda, könnyen elsajátítható, kis beruházás Erősen ötvözött acélok 75%-át így hegesztik Felrakó hegesztéshez a legtöbb anyag így áll rendelkezésre Hátránya a kis leolvadási teljesítmény, az emberi tényező Nemvasfémekhez nehezebben alakalmazható

http://www.youtube.com/watch?v=jpsgmncyrdi CSEPPÁTMENET 0:20

Lánghegesztés Éghető gáz és oxigén Acetilén (C 2 H 2 ) Nagy hőteljesítmény Nagy égéshő C2H2 O2 2CO H2 Q 3 2CO H2 O2 2CO2 H 2 2 O Q Hegesztés, vágás, előmelegítés Kisebb égéshőjű gázok vágásra, előmelegítésre

Lánghegesztés eszközei

Hegesztéstechnika Balra: vékony (<3 mm) lemezeknél Jobbra: vastag lemezek és csövek, varratot melegítjük mélyebb beolvadás Hegesztés iránya Hegesztés iránya Balra hegesztés Jobbra hegesztés

Az acetilén láng Semleges: acél, Cu Redukáló: Öv, Al Oxidáló: CuZn

Paraméterek és alkalmazás Hozaganyag átmérő 1 10 mm Acetilén nyomás 0,1 0,6 bar Oxigén nyomás 2 5 bar Hegesztési sebesség 10 100 mm/min Acetilén áram 1 50 l/min Oxigén áram 1 55 l/min Helyi hegesztések Szerelések Épületgépészet Gázvezeték Javító hegesztések Karosszéria Univerzális technológia Felrakó hegesztések Szerkezetek javítása Öntvények javítása Stb. Lángszórás

http://www.youtube.com/watch?v=dwjqudciues LÁNGHEGESZTÉS 2:23

Lángszórás Láng porszórás Nagysebességű szórás Láng huzalszórás Robbantásos szórás

Lángvágás Előmelegítés gyulladási hőmérsékletre Oxigénben elégetés Égéstermék kifúvása a vágórésből Oxigénben éghető T gyu l<t olv T oxidolv >T olv Hígfolyós égéstermék Ötvözetlen acélok

http://www.youtube.com/watch?v=7egmrpiumeu LÁNGVÁGÁS 5:14

http://www.youtube.com/watch?v=j7o7nrv8mmm OKOS EMBER NEM ÜL RÁ 0:18

Argon védőgázas volfrámelektródás Volfrám elektróda (elvileg) nem olvad meg Bármilyen anyagra Ötvözetlen és gyengén ötvözött anyagra nem gazdaságos Gyök, különleges Stabil, tiszta, minőségi Színes- és könnyűfémek primer eljárása Nem túl termelékeny ívhegesztés (AVI)

Az AVI pisztoly felépítése

A polaritás szerepe

Pontos hőbevitel impulzus technikával I ( áramerősség ) I imp. I alap t imp. t alap t ciklus t( idő )

Paraméterek és alkalmazás Elektróda átmérő 1 4 mm Áramerősség 5 500 A Feszültség 15 30 V Hegesztési sebesség 70 200 mm/min Impulzustechnika I a =f(d w ), I i =I a /0,32 t i =0,2 s, t a =2t i Színesfémek Könnyűfémek Erősen ötvözött acélok Szerszámacélok Korrózióálló acélok Korlátok Kis leolvadási teljesítmény Szaktudás Huzat

http://www.youtube.com/watch?v=qy_g15u2gom AVI HEGESZTÉS 1:38

Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés Nagyon elterjedten alkalmazott és gépesített Sok változat CO2 hegesztés Keverék védőgázas ívhegesztés Argon fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés Portöltetű huzalos ívhegesztés Nagy teljesítményű, jó kihozatalú eljárás

A fogyóelektródás eljárás elrendezése

Módozatok Huzalelektróda Védőgáz Alkalmazás Elnevezés Csillapított ötvözetlen acél (Dezoxidens és Si, Al, Ti) CO 2 TTKV=0 C-ig Széndioxid védőgázas FI, MAG-C Ar(+CO2+O2) TTKV=-20 C-ig Keverék védőgázas FI, MAG-M CO2+Ar TTKV=-20 C-ig Kettős gázfúvókás FI, MAG-CI Portöltetű huzal CO 2, keverék TTKV=-20 C-ig Erősen ötvözött Alapanyag Ar Színes- és könnyű Erősen ötvözött Dupla portöltetű - TTKV=-20 C-ig Helyszíni Portöltetű huzalos ívhegesztés, FCAW Argon védőgázas FI, AFI, MIG Önvédő portöltetű huzalos ívhegesztés

Önvédő portöltetű huzalos ívhegesztés Megszilárdult salak Huzalvezető és áramátadó cső Olvadt salak Porbeles huzal elektróda Portöltet fémporral, védőgáz képző anyagokkal és salakképzőkkel Az ív védelmére képzett védőgáz és salakképző anyagok Ív és fémátmenet Varrat fém Varrat fürdő Hegesztés iránya

Leolvadási teljesítmény, kg/h Leolvadási teljesítmények összevetése 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 2,5 4 3 5 4

Hegesztési paraméterek 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

Alkalmazási területek CO 2 hegesztés Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok (acélszerkezeti tömeggyártás) TTKV=0 C-ig Keverék védőgázas ívhegesztés Acélszerkezeti tömeggyártás TTKV=-20 C-ig Robottechnika Portöltetű huzalos ívhegesztés Acélszerkezeti tömeggyártás TTKV=-60 C-ig Erősen ötvözött acélok, felrakó hegesztés AFI - hegesztés Színes- és könnyűfémek Erősen ötvözött acélok, felrakó hegesztés

http://www.youtube.com/watch?v=wm4h190kohc AUTOMATIZÁLT FI 4 ROBOT 3:14

http://www.youtube.com/watch?v=ya1pvzeie7i HEGESZTŐROBOTOK TÁNCA 1:53

Plazma hegesztés és vágás Plazma: az anyagok termodinamikai egyensúlynak megfelelő arányban disszociált és ionizált gáz állapota. A plazma nagy hőmérsékleten állítható elő, nagy energiaszint jellemzi

http://www.youtube.com/watch?v=l1bidotl8ha PLAZMA 1:40

A plazma előállítása W elektróda és a pisztoly belső fúvókája között nagy frekvenciás szikrakisülés biztosítja az első töltéshordozókat Plazma ív Az elektróda és a mdb közt Plama láng Az elektróda és a belső fúvóka közt, a plazmát gáz fújja ki

Plazma hegesztés Mély beolvadású varrat Mindenhez alkalmazható, amihez az AVI jó DE a plazma nyújtható, stabil és kis áramnál is alkalmazható (mikroplazma hegesztés, I<50A)

Plazma vágás Minden anyag vágható az eljárással A plazma gyújtási hőmérsékletre hevít A vágógáz a salakot kifújja

http://www.youtube.com/watch?v=gvtcqmd0ffk PLAZMA VÁGÁS 3:16

Fedett ívű hegesztés Leolvadó huzalelektróda és a munkadarab között fedőporból képződő anyagok alatt elektromos ívvel végzett ömlesztő hegesztés

Fedett ívű hegesztés Nagy leolvadási teljesítmény Vízszintes vagy vízszintesbe forgatható varratok Kötőhegesztés Felrakó hegesztés Gépesített

Fedett ívű hegesztés Hosszú varratok >2 m Egyenes varratok Kis íveltségű varratok Vastag lemezek hegesztése Csövek hegesztése S>5 mm

Fürdő megtámasztások Rézalátét Rézalátét + por Por tömlővel Por szállítószalaggal Flexibilis szalag + por Beolvadó alátét Kétoldali I varrat

Paraméterek és alkalmazás Elektróda átmérő 1,2 12 mm Áramerősség 130 5000 A Feszültség 20 60 V Hegesztési sebesség 100 5000 mm/min Fedőpor hozam Acélszerkezetek tömeggyártása Mindenféle acél ötvözöttségtől függetlenül Vastag szerkezetek Egyoldali I varrat 10 mmig Kétoldali I varrat 20 mmig

http://www.youtube.com/watch?v=s4oiq666oig FEDETT ÍVŰ HEGESZTÉS 0:34

http://www.youtube.com/watch?v=h6qglgj-boe FEDETT ÍVŰ CSŐ HEGESZTÉS 2:24

Leolvadási teljesítmény, kg/h Leolvadási teljesítmények összevetése 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 2,5 4 3 5 4

Salakhegesztés Huzalelektróda(k) és a munkadarabok között olvadt salakon keresztül záródó áramkör, ellenállás hevítéssel biztosítja a hegesztéshez szükséges hőt (nem ívhegesztési eljárás!) Huzalelektródás salakhegesztés Merevelektródás salakhegesztés Leolvadó huzalvezetős salakhegesztés Bevont leolvadó huzalvezetős salakhegesztés

Salakhegesztés elrendezése

Salakhegesztés A leolvadási teljesítmény tovább növelhető Leolvadó vezetőcső Leolvadó lemez

Alkalmazási lehetőségek és korlátok Nagy lemezvastagság célszerű (>30 mm) Rövid és függőleges varratoknál is alkalmazzák A legnagyobb hegesztett vastagság: 2 m (!) Vastag varrat miatt nagy TTKV (0 C), rekord: -13 C Ridegtörésre érzékeny anyagoknál nem alkalmazható

Paraméterek és alkalmazás Elektróda átmérő 2,4 4 mm Áramerősség 200 1200 A Feszültség 26 50 A Hegesztési sebesség 15 50 mm/min Huzal sebesség 1 2 m/min Illesztési hézag 15 30 mm Salakfürdő mélysége 20 80 mm Acélszerkezetek tömeggyártása Gépipar Hajóipar Vastag lemezek hegesztése Bármilyen ötvözöttségi fokú acélhoz Al és ötvözetei A leggyakoribb a bevont elektródás leolvadó huzalvezetős salakhegesztés

http://www.youtube.com/watch?v=w13kzmd9ljk SALAKHEGESZTÉS 2:19

ELLENÁLLÁS HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

Ellenállás hegesztés A darabon átfolyó áram Joule-hője hevíti fel a darabokat Lehet közvetlen és közvetett is

Ellenállás hegesztés

Eljárások ELLENÁLLÁS HEGESZTÉSEK Ponthegesztés Vonalhegesztés Fóliás vonalhegesztés Dudorhegesztés Tompahegesztés Tárcsaelektródás csõvonalhegesztés Átlapolt Zömítõ Tompa Átlapolt Természetes dudorú Mesterséges dudorú Kamrás Nagyfrekvenciás hegesztés Rézhuzal közbetétes Zömítõ Elõmelegítéses Folyamatos leolvasztású Vibrációs leolvasztású Tompahegesztés Egyszerű transzformátoros Gyűrűtranszformátoros Vonalhegesztés Csõ vonalhegesztés Egypontos Kétpontos Többpontos Melegzömítõ Vonalinduktoros Tekercsiduktoros Egyoldali Kátoldali Közvetlenbetáplálású ( csúszóérintkezõs )

Előnyök és hátrányok Széles mérettartomány Átlapolt: 0,005 30 mm Tompa: 0,01 350 mm Kereszt: 0,01 80 mm Csaknem minden anyag Gépesített, automata Jó minőség Kis hőhatás övezet Termelékeny A berendezés költséges Szakemberigény Üzembeállítás Üzemeltetés Karbantartás Rossz beállítás esetén sok selejt Mechanikai tulajdonságokat be kell mérni

Ellenállás ponthegesztés Erőhatás alatti kristályosodás hozza létre a kötést Számos alváltozat

Tipikus ponthegesztő berendezés

Ellenállás ponthegesztés Munkarend fontos a kötés minőségéhez Egyszerű munkarend Összetett munkarend I F t es t h t u t

Paraméterek és alkalmazás Elektróda átmérő S függvényében Áramsűrűség Kötésterületre vetítve Anyagtól függ Elektródanyomás 70 250 MPa Anyagtól függ Lemezek átlapolt kötése Autókarosszéria Csaknem minden anyagra Cu és ötvözetei csak W- betétes elektródával Vegyes kötések is Edződésre hajlamos anyagok különleges munkarenddek

Anyagpárosítási háromszög

http://www.youtube.com/watch?v=kykg9-t2enu BMW KAROSSZÉRIAÜZEM 4:39

Ellenállás vonalhegesztés Gyakorlatilag folyamatos ponthegesztés Pontsor, vagy tömítővarrat Lényegesen nagyobb áram kell kész pontok

Vonalhegesztés változatok

Vonalhegesztő gépek

Vonalhegesztés alkalmazása Lemezek átlapolt hegesztésére Főleg tömítő varratokat készítünk (radiátor) a varrat mechanikai tulajdonságai rosszak a folyamatos hőkezelésnek köszönhetően, így teherviselő varratként azok nem alkalmazhatók Kis átfedés (0,8 1,5 s) esetén tompakötés is készíthető Főleg átlapolt kötéseket készítenek (a 4s), tompakötésre a fóliás vonalhegesztés előnyösebben alkalmazható Anyagkombinációk mint ponthegesztésnél

Fóliás vonalhegesztés A fóliás vonalhegesztés lemezek tompakötéseinek készítésére alkalmas eljárás A tompán illesztett lemezek felülete és az elektródák közé vékony vastagságától függően - (0,1 0,5 x 4 mm) méretű fóliát vezetnek, ezen keresztül záródik az áramkör, (az F erő itt az áram hozzávezetését segíti, nem ez a zömítő nyomás) A darabok akadályozott hőtágulása hozza létre a zömítő nyomást Az érintkező lemezek felületeinek környezete megolvad, a fóliák teljes szélességben kohéziós kapcsolatba kerülnek a lemezekkel (részben folyékony, részben szilárd halmazállapotban)

Fóliás vonalhegesztés

Fóliás vonalhegesztés alkalmazása Bármilyen ötvözöttségű acél Ni és Co ötvözetek Fémmel (Zn, Sn, Pb, Al) bevont lemezek Al és Cu nem hegeszthető Fólia anyaga az alapanyag szerint Egyenes, vagy nagy görbületi sugarú varratok Tompa: 5 mm, átlápolt: 2 mm vastagságig

Ellenállás dudorhegesztés Az áramot és az erőt nem az elektróda, hanem a munkadarab természetes vagy mesterséges dudorja koncentrálja A dudor megolvad, az olvadt anyagok sorjába nyomódnak, képlékeny alakváltozás köt

A dudor A hegesztés helyén hőegyensúly kell A dudor és a darab egyszerre olvadjon meg Dudor a nehezebb darabra Vegyes kötésnél a dudor a jobb hővezető képességű és nagyobb olvadáspontú darabra A vékonyabb darab a mérvadó Kördudor Gyűrűdudor Vonaldudor

Munkarend, tipikus kötések

A dudorhegesztés alkalmazása Az ipar minden területén alkalmazható Jelentős konstrukciós egyszerűsítéseket tesz lehetővé Anyagok hasonlóan, mint a ponthegesztésnél A dudorhegesztés gépei robosztusabbak Az ellenállás csaphegesztés is dudorhegesztés (lásd később)

Ellenállás tompahegesztés A tompán összenyomott darabokon átfolyó áram felhevíti a darabok érintkezési felületeit (egyes változatoknál meg is olvadnak azok) Az erőt növelve összenyomjuk a darabokat A képlékeny alakváltozás hozza létre a kötést (az olvadt anyagok sorjába nyomódnak)

Az ellenállás tompahegesztés változatai Zömítő tompahegesztés Leolvasztó tompahegesztés Előmelegítéses vagy szakaszos leolvasztó tompahegesztés

Zömítő tompahegesztés A darab nem olvad meg, képlékeny alakítás hozza létre a kötést Mivel középről is sorjába kell nyomni a felületi szennyeződéseket, méretkorlát: 20 mm (acél)

Leolvasztó tompahegesztés A felület megolvad, az anyag sorjába megy Ívképződés, szikrázás

Előmelegítéses tompahegesztés Hasonlóan a leolvasztóhoz, de több összeérintés széthúzás előmelegítő áram alatt

Tipikus kötések

A tompahegesztés alkalmazása Az ipar minden területén alkalmazzák Tengelyszerű alkatrészek, láncok, csapok stb. hegesztése Anyagcsoportok Ötvözetlen, gyengén és erősen ötvözött acél Edződő acélok Színes és könnyűfémek Vegyes kötések A méret korlátoz Acél, nikkel: 0,3 20 mm Réz: 0,3 14 mm Al, CuZn, CuSn: 0,3 18 mm

http://www.youtube.com/watch?v=vgpchrpnmoq ZÖMÍTŐ TOMPAHEGESZTÉS 2:03

Csövek vonalhegesztése A hegesztendő éleket nem, vagy csak részben olvasztják meg A hevítéssel az alakváltozó képességet növelik, a kötést képlékeny alakváltozás hozza létre Számos változat Egyszerű transzformátoros vagy tárcsaelektródás Gyűrűtranszformátoros Vonalinduktoros Tekercsinduktoros Közvetlen betáplálású

Transzformátoros eljárások

Induktoros eljárások

Közvetlen betáplálás

SAJTOLÓHEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK HŐBEVITELLEL

Dörzshegesztés Darabok közötti súrlódás hevíti a darabokat A mozgást gyorsan lefékezzük, a darabokat összenyomjuk Eredeti összeszorító erővel Megnövelt összeszorító erővel A jó hegesztésre a szimmetrikus alakváltozás, a szimmetrikus sorja jellemző

Forgó mozgású dörzshegesztés Forgó mozgású dörzshegesztés Egyik darab forog Mindkét darab forog Közbetét forog Legalább az egyik darab forgásszimmetrikus

http://www.youtube.com/watch?v=-aeuak8bsqg DÖRZSHEGESZTÉS 1:05

Rezgő dörzshegesztés A relatív elmozdulás nem forgás, hanem lineáris elmozdulás jellegű Bármilyen keresztmetszet hegeszthető

http://www.youtube.com/watch?v=ig3t0q7uucu REZGŐ DÖRZSHEGESZTÉS 0:37

Felrakó dörzshegesztés Sík és/vagy alakos (íves) darabok felületének kezeléséhez A forgó súrlódó darab egyben a hegesztőanyag is

Kavaró dörzshegesztés A darabba egy keményebb szerszámot nyomnak Az anyag helyileg nagy képlékeny alakváltozást szenved, ellágyul, összekeveredik

http://www.youtube.com/watch?v=wvxfu5hr98e KAVARÓ DÖRZSHEGESZTÉS 4:31

http://www.youtube.com/watch?v=anbqh8xbgxq ROBOTOSÍTOTT KAVARÓ DÖRZSHEGESZTÉS 3:46

Dörzshegesztés munkarendje Hagyományos esetben a darabokat nagy teljesítményű fékkel lefékezik Lendkerekes esetben a darabok összenyomásakor keletkező ellenállás fékez Nagy daraboknál jó

Paraméterek és alkalmazás Keresztmetszet befoglaló mérete 5 30 mm Fordulatszám 500 1400 min -1 Összeszorító nyomás 20 200 MPa Záró nyomás 40 300 MPa Idő Előmelegítés 1 100 s Kötés 0,1 0,5 s Eltérő geometriájú darabok Eltérő anyagú darabok Tengelyek, csapok, csövek menetes csapok, rotorok stb. Szerszámgyártás Körszimmetrikus alkatrészek tömeggyártása Profilok hegesztése

Paraméterek hatása, sorja

Alkalmazási példák

Diffúziós hegesztés Vákuumban, vagy védőgázban történik Olvadáspont közeli hőmérséklet Nagy összeszorító erő mellett A felületen kúszás indul meg, az ionok rácsparaméternyire kerülnek egymástól Előbb elektroncsere és gyenge kötés, majd ionok cseréje, kölcsönös diffúzió Ellenállás, vagy indukciós hevítés

Diffúziós hegesztés elrendezése

Paraméterek és alkalmazás Nyomás 3 100 MPa Hőmérséklet (0,7 0,8) T op Idő Perc óra Alakváltozás <1% Pontosság 0,02 0,5 mm Vegyes kötések Gyakran közbetéttel Be + Cu (Au, Ag betét) Ti + acél (V, Be betét) F + A (Ni betét) Takarékszerszámok Különleges kötések Elektronikai ipa Autóipar Reaktor gyártás Űrhajózás, repüléstechnika

Csaphegesztés Elektromos ívet húznak a csap és az alaplemez között Lehet nagyteljesítményű kondenzátor telep is Az olvadt anyagokat sorjába nyomják A kötést képlékeny alakítás hozza létre Nagyobb keresztmetszetknél a kristályosodás is szerepet játszik

Csaphegesztési eljárások

Ívhúzásos csaphegesztés Érintkezéssel rövidzár A csapot elhúzzák, ív jön létre Az ív megolvasztja a csap végét és a hordozó felületet A csapot a darabhoz nyomják, az olvadt anyagok sorjába nyomódnak A kötést képlékeny alakváltozás és kristályosodás hozza létre Módozatok Normál módszer, rövidciklusú, kúpos csapos, gyújtógyűrűs

Ívhúzásos csaphegesztés Ívhúzásos csaphegesztés = I z F e Csap I ív Í v v e Sorja F z I, F F e I z I ív F z t t ív Rövidzárlat Ívképződés Hegesztett kötés Munkarendi ábra Gyújtócsúcsos csaphegesztés Csap I ív v e I z v e Ív v ív v e Sorja

Módozatok

Kondenzátoros csaphegesztés Az ív energiáját kondenzátortelepeken tárolt energiával hozzák létre Nyomás a kisüléssel egy időben, vagy azt követően rögtön Módozatok Gyújtócsúcsos érintkezéses Hézagtartó gyújtócsúcsos Ívhúzásos

Paraméterek és alkalmazás Csapátmérő 2 25 mm Áramerősség 80d A Nyomás 10 MPa Ívhúzási idő 0,2 4 ms Ötvözetlen és ötvözött acélok Al és ötvözetei Cu és ötvözetei Vegyes kötések Lemezek és csapok Nem csak hengeres, hanem akár szabálytalan csapok is

http://www.youtube.com/watch?v=2po_3pkxymk KERÁMIAGYŰRŰS CSAPHEGESZTÉS 0:55

http://www.youtube.com/watch?v=gkr0v4ugjj8 KONDENZÁTOROS CSAPHEGESZTÉS 1:06

Forgóíves hegesztés Ív biztosítja a darabok megolvasztásához szükséges hőt Az ívet mágneses térrel forgásra kényszerítik Lorentz erőtörvénye F q E v B F I B F I B L sin A megolvadt végű darabokat összenyomják

Változatai F B I F Keresztmezős Általában védőgázban F Hosszmezős Mágnes tekercsek I B Segédelektródával Sorjázás, peremvarratok Vízhűtés F Z I B F z Segédelektróda Mágneses tekercsek

Paraméterek és alkalmazás Íváram Ívhossz Ívfeszültség Ív égési idő Ív mozgási sebessége Mágnestekercs gerjesztése Zömítő erő Zömítés mértéke Zömítési sebesség Zárt vonalvezetés szüksége esetén Nem forgásszimmetrikus darabhoz is Csövek, profilok egymáshoz, lemezhez, záróelemhez Perem-, homlok-, tompa-, sarokvarratos kötés Acél, Al és ötvözetei, Cu és ötvözetei, ausztenites

http://www.youtube.com/watch?v=gy3-ojf2ovg FORGÓ ÍV 2:24

SAJTOLÓ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK HŐBEVITEL NÉLKÜL

Hidegsajtoló hegesztés Fémfelületek kohéziós kapcsolata megfelelően nagy nyomás alatt Hőbevitel nincs A nyomás hatására képlékeny alakváltozás jön létre, az atomok rácsparaméternyire kerülnek A képlékeny alakítás biztosítja a rácssíkok párhuzamosságát és a szükséges gerjesztett állapotot

Változatai Ponthegesztés Egyoldali Kétoldali Vonalhegesztés Egyoldali Kétoldali Tompahegesztés Hengerléses hegesztés Húzásos hegesztés Előrefolyatásos hegesztés Hátrafolyatásos hegesztés

Alkalmazása Villamosipari vezetékek, csatlakozók, érintkezők hegesztése Áramvezető sínek hegesztése Réz felső vezetékek hegesztése Nemesfém érintkezők hegesztése Kábelburkolatok hegesztése Csövek, tartályok hegesztése Bimetállok készítése (például Al Cu )

Robbantásos hegesztés A sokszor nagy felületű darabokat egymás felett helyezik el Párhuzamosan vagy szög alatt Hirtelen lökéshullámmal összecsapás jön létre, ez alakítja ki a kötést Változatok Hézagtartó robbantásos hegesztés Kontakt robbantásos hegesztés Robbantásos tompahegesztés Átlapoló robbantásos hegesztés Folyadék közvetítéses hézagtartó robbantásos hegesztés

Hézagtartó robbantásos hegesztés

Kontakt robbantásos hegesztés

Egyéb változatok

Távvezeték csövek

Alkalmazási feltételek Hézagtartó eljárásnál célszerű a hézagból a levegőt kiszivattyúzni A kötés akkor a legjobb, ha legyezőszerű kötés jön létre Hullámos kötészónában gyakoriak a kötéshibák Különleges biztonsági intézkedéseket igényel Csak szabadtérben végezhető a hegesztés illetve külön robbantó kamra szükséges Robbanóanyag gyúlékony, nedvességre érzékeny

Tipikus kötési zónák

Paraméterek és alkalmazás Ütközési sebesség Ütközési nyomás Nyomáshullám terjedési sebesség Beállítási szög Plattír lemez vastagsága, minimális alakváltozó képessége Nagy felületek, különösen plattírozás Nem csak síkok Tompakötésnél is Különleges anyagok is Autóipar, haditechnika, reaktortechnika, erőműtechnika, vegyipar

Ultrahangos hegesztés Az egyik darabot ultrahangosan rezgetik (>20 khz) erőhatás alatt Helyi súrlódás és melegedés lép fel A kötést az alakváltozás és az újrakristályosodás hozza létre Ultrahangot átalakítóval állítják elő Magnetostrikciós eljárás Piezo elektromos eljárás (újabban gyakoribb)

Ultrahang előállítása Magnetostrikció: ferromágneses anyagok mágneses térben megváltoztatják a hosszukat. Ultrahang frekvenciával változó mágneses térben a hosszváltozás is ultrahang frekvenciával játszódik le Piezoelektromosság: némely kristály (kvarc, bárium-titanát) adott irányú feszültség hatásra változtatja a méretét. Ha a feszültség ultrahang frekvenciával változik, akkor a hosszváltozás is ultrahang frekvenciával játszódik le

Az ultrahang koncentrálható Akusztikai transzformátor alakok: A 0 A n I 0 a 0 I n a n A rezgést a rezgő (1) hozza létre, a rezgő végénél levő amplitúdó és a rezgés intenzitása az akusztikai transzformátorral (2) a keresztmetszetek arányában erősíthető

Piezoelektromos esetben

Magnetostrikciós esetben A rezgést a rezgő (1) hozza létre, a rezgő végénél levő amplitúdó és a rezgés intenzitása az akusztikai transzformátorral (2) a keresztmetszetek arányában erősíthető. Az üllőre (5) felfektetett daraboknak (4) a rezgést a szonotróda adja át erőhatás alatt.

Ultrahangos ponthegesztés Elektrotechnika Elektronika Huzalok

Ultrahangos vonalhegesztés Csomagolástechnika Teás- kávés zacskók zárása, konzervek zárása

Ultrahangos körhegesztés

Előnyök és hátrányok Sok vegyes kötéshez jó Nincs hőhatásövezet Jó mechanikai tulajdonságok Nagyon vékony elemek Az alkatrészek alig deformálódnak Nem kell tisztítás Kis teljesítmény kell Legfeljebb néhány mm vastagságig Magnetostrikciós átalakítók rossz hatásfokúak (piezo jó!) Kötések közti távolság fontos A kötési szilárdság szór (10% elfogadható)

Paraméterek és alkalmazás Hegesztési idő 0,1 3 s Hegesztési erő 100 1000 N Amplitúdó 5 35 μm Frekvencia 15 60 khz Teljesítmény 0,01 10 kw Elektronika, elektrotechnika Élelmiszeripar Csomagolástechnika Autóipar Gépipar

http://www.youtube.com/watch?v=fvw_zadxfrq ULTRAHANGOS HEGESZTÉS 2:44

http://www.youtube.com/watch?v=mgeirvqwypi ULTRAHANGOS VONALHEGESZTÉS 0:45

http://www.youtube.com/watch?v=d7kd6zijlfc ULTRAHANGOS VÁGÁS 1:09

NAGY ENERGIASŰRŰSÉGŰ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

Elektronsugaras hegesztés Elektronsugár olvasztja meg az anyagot (ömlesztő hegesztési eljárás) A katódból kilépő elektronokat nagyfeszültségű elektromos térrel gyorsítjuk A munkadarab az anóddal azonos potenciálon van, a bele ütköző elektronok lefékeződnek és energiájukat átadják A nagy energiasűrűség (10 8 Wcm -2 ) okán a fém megolvad és elgőzölög, a varrat mélyül

Felépítés Elektron sebessége a gyorsító feszültségtől függ ~600U 0,5 kms -1 Az elektronsugár fókuszálható Az elektronsugár irányítható - U gy + Katód Elektromos tér I Anód Vákuum Elektronsugár Mágneses tér F e( v x B ) + Munkadarab

Függőleges elektronsugár Ha F 5 >F 6 a varrat záródik (nehézségi erő > hőkapilláris erő)

Vízszintes elektronsugár A két erő iránya eltérő, a varrat mindenképpen mélyül

Varrat alak

Alkalmazási példa

Paraméterek és alkalmazás Katódáram 5 500 ma Gyorsító feszültség 30 150 kv Hegesztési sebesség 100 4800 mm/min Sugárteljesítmény 1 60 kw Kamranyomás 10-4 bar Minden anyag hegeszthető (kerámia is) Vákuumban a fémek tisztulnak Kedvező varratalak Bennszülött darabok is Nincs elhúzódás A kamra mérete korlát Hadiipar

http://www.youtube.com/watch?v=hvyceet4k0a ELEKTRONSUGARAS HEGESZTÉS 1:57

Lézerhegesztés és vágás A szó jelentése: fényerősítés gerjesztett sugárzással Light Amplification by Stimulated Emission of Rediation A lézersugár koherens és monokromatikus fénysugár A lézersugár jól fókuszálható A legnagyobb energiasűrűségű energiaforrás Hegesztés, vágás, felületi edzés stb.

A lézerfény előállítása Gerjesztés villanó fénnyel Egyre több atom kerül gerjesztett állapotba Inverzió: 50%-nál több gerjesztett ion Tükrök között egyre erősebb fény Adott energiahatár felett a féligátersztő tükör átenged Fókuszálás 10 9 Wcm -2

Lézerberendezések Szilárdtest lézerek Főleg hegesztésre, impulzus üzem, 1 3% hatásfok Rubin lézer Nd YAG lézer Nd üveg lézer Diódás lézerek Gázlézerek CO 2 lézer (legolcsóbb, 3% CO 2, 22% N 2, 75% He) Nitrogént ionizálják és hozzák plazma állapotba, folyamatos üzem, nem látható (jelzőfény kell)

Lézerhegesztés Akár 20 mm mély beolvadás is elérhető

Előnyök és korlátok Mély beolvadás Vágás utáni azonnali hegesztés Vegyes kötések is: fém félvezető (processzor) Vékony darabok átlapolt és peremkötése Huzal kereszt- és párhuzamos kötése Lézerfény visszaverődése Anyagminőség Feketítés Felületi érdesítés Hullámhossz (kisebb jobb)

Lézerhegesztés az autóiparban

Hibrid lézerhegesztés

Hibrid lézerhegesztés

Lézervágás Az anyagot elgőzölögtetik és gázzal fúvatják ki

A lézervágás elve

A lézervágás módozatai

Lézervágás alkalmazása Az ipar minden területén alkalmazzák Acéloknál akár 20 mm vastagságig használható Nagy pontosság, CNC vezérlés Magyarországon is elterjedt, több, mint 200 vágólézer

http://www.youtube.com/watch?v=jwfhj2yuzhu LÉZERVÁGÁS 3:02

FORRASZTÁS

Forrasztás A forrasztás is kötési anyaggal záró kötési technológia A kötendő alapanyagok nem (!) olvadnak meg, nem hegesztési eljárás Eljárásai Lágyforrasztás T<450 C Kemény forrasztás T>450 C

Forrasztás Az összeillesztett darabok közti hézagokba folyik be a forraszanyag Tapadás, felületi diffúzió adja a kötést a forraszanyag kristályosodásakor A darabok közé hatolás segíti Kapillaritás (hajszálcsövesség) Hőmérsékleti gradiens Gravitáció

Jó kötés alakul ki ha A forraszanyag nedvesíti a munkadarabokat Nedvesítési szög, θ<90 A fémfelület tiszta (reve, oxid és zsírmentes) Hevítéskor keletkező oxid eltávolítására folyósítószert alkalmaznak Fontos a kapilláris hatás kihasználása Fontos a diffúziós folyamatok hatása

Kapilláris hatás

Forraszanyagok

Hegesztett és forrasztott kötések

Forrasztások csoportosítása Forrasztás hőmérséklete szerint A kötés alakja szerint A forraszanyag adagolási módja szerint A melegítés módja szerint Leggyakoribbak: Lángforrasztás, kemenceforrasztás, indukciós forrasztás, mártó forrasztás, infrasugaras forrasztás, forrasztóhegesztés, ívforasztás

Lángforrasztás

Lángforrasztás

Indukciós forrasztás

Ellenállás keményforrasztás

Lézersugaras forrasztás

Ív-forrasztási módok Ív-forrasztóhegesztés Fogyóelektródás védőgázas forrasztás Plazma-MIG forrasztás (fejlesztés alatt) Volfrámelektródás védőgázas forrasztás Aktív védőgázas (MAG-) forrasztás Semleges védőgázas (MIG-) forrasztás Semleges védőgázas (AWI-) forrasztás (Volfrám)-plazma forrasztás

Fogyóelektródás ív-forrasztás

Tipikus forrasztási hibák 1: repedés a forraszban 2: repedés az anyagban 3: határfelületi repedés 4: szemcseközi folyékony fém behatolás 5: keresztirányú repedés 6: Nagyméretű zárvány 7: Porozitás

Forrasztott kötések vizsgálata Roncsolásos Nyíróvizsgálat Szakítóvizsgálat Metallográfia Keménységmérés Lefejtő vizsgálat Hajlító vizsgálat Roncsolásmentes Szemrevételezés Penetrációs vizsgálat Ultrahangos vizsgálat Röntgen vizsgálat Tömörségvizsgálat Nyomáspróba

http://www.youtube.com/watch?v=wxlv7mnjgl0 HULLÁMFORRASZTÁS 2:22

RAGASZTÁS

Ragasztás Anyaggal záró kötéstechnológia Nemfémes ragasztóanyag az alkatrészek között Gyenge kötés kémiai, adhéziós / tapadásos Gyakorlatilag bármit össze lehet ragsztani bármivel Kombinálható szegecs és hegesztett kötésekkel is Hő- és elektromos szigetelők kötése Súlycsökkentési lehetőségek

Előnyök és hátrányok Nincs hőhatás Nincs maradó alakváltozás Kevés technológiai lépés Felvitel Kötés kivárása Egyszerű kötésterv Eltérő anyagok is Költség Ragasztó Berendezés Kötési idő Minimális hőmérséklet Korróziómentes környezet Nehezíti a roncsolásmentes vizsgálatot Munkavédelem!

Ragasztók Oldószeres ragasztószerek Az oldószer elpárolgásakor kötnek, nyomás kell Neoprene, nitrile, urathane (termoplasztikus), block copolymer, styrene-butadine Hőre lágyulók Hőre lágyulnak, hűtésre keményednek, nyomás kell Ethyl vinil acetate, block copolymer, polyester, polyamid Nyomásérzékeny ragasztók Block copolymer, acrylic Kémiailag aktív ragasztók Epoxy, phenolic, structural acrylic, anaerobic, cyanoacrilate, urethane

Ragasztott kötések típusai Nyomás (ajánlott) Húzás (ajánlott) Nyíró (ajánlott) Lefejtő (nem ajánlott)

Szegecs vs. ragasztás Egyenletesebb terheléselosztás Csökken a feszültségkoncentráció Nagyobb érintkezési felület Egyszerűbb feszültségállapot

Ragasztás A felület minősége meghatározza a kötés szilárdságát A jó Isten teremtette a szilárd testeket, de a felületük azonban az Ördög műve Wolfgang Pauli Módszerek Zsírtalanítás Mechanikus megmunkálás Alkoholos lemosás

Ragasztás Több módszer is lehetséges Kézi felvitel Automata felvitel (robottechnika) Kötések vizsgálata Roncsolásmentes Roncsolásos Nyíróvizsgálat Lefejtő vizsgálat

Tipikus törési módok Adhezív törés A kötés határán az oxid filmnek, olajnak, és egyéb szennyeződéseknek köszönhetően Kohéziós törés Magában a ragasztó anyagban jön létre a törés Alapréteg törés A cink vagy a porfesték rétegben jön létre törés