Transcript MSZ EN 10113

Műszaki Alapozó és
Gépgyártástechnológiai Tanszék
Gépészmérnöki szak
Gyártástechnológia I.
(hegesztés)
11.előadás:
Acélok és öntöttvasak hegeszthetősége
Alumínium és ötvözetei hegeszthetősége
Réz és ötvözetei hegeszthetősége
előadó: Dr. Szigeti Ferenc
főiskolai tanár
Acélok hegeszthetősége
1. Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok minden technológiával jól
hegeszthetők; C < 0,22%; Ce ≤ 0,45%
- MSZ EN 10025: S185, S235 … S355: ált. rendeltetésű ötvözetlen
szerkezeti acél: MSZ 500: Fe235 B,C,D; Fe275 B,C,D; Fe355 B,C,D
- MSZ EN 10113: 275M … 460NL: melegen hengerelt, finomszemcsés,
normalizált, hegeszthető szerkezeti acélok: MSZ 6280: 37 B, C, D …
460E
- MSZ 339 betonacélok: B38.24, B38.24 B
- MSZ 29/2 szavatolt minőségű acélcsövek: A35, A45
- MSZ 29/3 fokozott minőségű acélcsövek: A35K, A45K, A52K
- MSZ EN 10084 betétben edzhető acélok: C10, C15 (MSZ 31)
- Ötvözetlen varrat nélküli acélcsövek (éghető közegek szállítására, 300°C)
MSZ EN 10208-1: L210 – L360
MSZ EN 10208-2: L245 – L415
Acélok hegeszthetősége
1.
Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok: minden technológiával
jól hegeszthetők; C < 0,22%; Ce ≤ 0,45%

Általában nem kell előmelegíteni, de ha s > 40 mm; Telőmel.=100300°C; Tfesz.cs.=650°C;
Hegesztéséhez általában rutilos elektróda, de bázikus, ha:
fárasztó igénybevétel, fokozott igénybevétel lép fel és alacsony
negatív hőmérsékleten üzemelő szerkezeteknél.

2.Közepesen ötvözött acélok:(Mn ≈ 1,5%;Ni ≈ 3%;Cr ≈ 1%;Mo ≈ 0,5%)
- MSZ EN 10025: E 295 N – E 360 N; gépacélok, C > 0,2, magasabb
széntartalom miatt edzési repedés előfordulhat, előmelegítés mellett
hegeszthetők ( széntartalomra nincs előírás);
- melegen hengerelt, finomszemcsés, hegeszthető szerkezeti acélok:
MSZ EN 10113: S 420 M – S 460 NL;
- nagy folyáshatárú, nemesített szerkezeti acélok ( MSZ EN 10137-2):
S 460 Q – S 960 QL, vízedzésűek, C < 0,2; Mn 0,3 – 1,8%; Ni < 2%;
Mo < 0,7%; edződést elősegítő ötvözők, előmelegítés, korlátozott
hőbevitel szükséges;
- légköri korróziónak ellenálló szerkezeti acélok (MSZ EN 10155):
S 235 JOW – S 355 K2G2W ( szilárdan tapadó, tömör, oxidos fedőréteg
véd a korróziótól, hozaganyag is növelt: P, Cu, Cr, Ni tartalmú,
előmelegítés!
-varrat nélküli acélcsövek MSZ 4747
- MSZ EN 10083(C22-C60): nemesíthető acélok:Ce = 0,45…1,00%;
pl. C25 – C60; Cr 1, 2; Mn 1, 2; CMo 1 – 4, CrV, stb.
2. Közepesen ötvözött acélok
 Beedződésre hajlamosak, hirtelen és egyenetlen zsugorodást nem viselik el
→ repedés;
 Vegyi összetétel és ,,s” függvényében előmelegítés:
Ce =0,45%: 100°C ; Ce=1% : 450°C
 Hegeszthető bármilyen technológiával. BKI: bázikus bevonatú elektróda,
alapanyaghoz hasonló összetételű, s ↑ , Te ↑
 Utóhőkezelés: 600-700°C-on feszültségcsökkentés;
 Felrakóhegesztés: - lágyacél alapanyagra előmelegítés nélkül –
kemény kopásálló felület ( ekevas, markoló
körmök);
- edzhető, nemesíthető acél alapanyagra (sínek,
hengerek, ütőszerszámok): 300-450°C-os
előmelegítéssel.
3. Erősen ötvözött acélok hegeszthetősége
 Erősen ötvözött acélok hegesztéséhez C-görbe ismerete
szükséges!
 Alkalmazási terület szerinti csoportosítás:
- hőálló, korrózióálló, hidegszívós acélok, nem mágnesezhető
acélok;
 AWI vagy AFI-val, esetleg BKI-vel;
 Hozaganyag: Schäffler-diagram alapján;
 Szövetszerkezet szerint: a, ausztenites ( Cr vagy Mn ötv.),
b, ferrites,
c, martenzites,
d, ausztenites + ferrites.
3. Erősen ötvözött acélok hegeszthetősége
a, ausztenites: Cr – Ni ötvözet:
1.korrózióálló: MSZ EN 10088-1; Cmax= 0,1%; Cr = 17 – 26%; Ni = 8 - 27%,
nagy szívósságukat -200°C-ig megtartják (vegyipari gépgyártás,
élelmiszeripar, járműgyártás, háztartási eszközök);
2.hőálló: MSZ EN 10095: Cmax= 0,2%; Cr = 17 – 26%; Ni = 9 – 37%;
 C-görbéjük orrpontja erősen balra tolt, Mk vonalukat a Cr, Ni, Mn ötvözők
lefelé tolták → szobahőmérsékleten is ausztenites, nincs edződési veszély,
nincs szemcsedurvulás;
 Az izzó varratot gyorsan kell hűteni vízzel, szobahőmérsékletre, perlites
átalakulás elkerülésére. Tilos előmelegíteni! (perlit ← lassú hűlés), Kis
hőbevitel!: rövid ív, kis J, kis Ø-jű elda, fordított polaritás, (Cu alátét, hűtés!)
 Cr- ötvözésű: gyors hűtés szinte a fehérizzás állapotából, lassú hűtésnél
ugyanis 600-700°C-on Cr- karbid kiválások – ridegítenek, korróziót segítik;
 Mn- ötvözésű: hővezető képessége kicsi, hőtágulása nagy → gyors hűtésnél
nagy zsugorodási feszültségek → kalapálással oldódnak;
 Ha C-acéllal kell összehegeszteni, C-acélra Cr-Ni párnaréteget hegesszünk!
Ausztenites acélok IHÁ diagramja
3. Erősen ötvözött acélok hegeszthetősége
b, ferrites:
 korrózió-, sav- és hőálló acélok; kis széntartalom (C<0,12); 15 -30 % Cr;
korrózió álló acélok: MSZ EN 10088-1, hőálló acélok: MSZ EN 10095
 Nem edződnek be, de a varrat és a hőhatásövezet repedhet, mert:
- nyúlása kicsi, szobahőmérsékleten rideg,
- hegesztés hőmérsékletén szemcsedurvulás (Cr-ferrit) lép fel,
- nagy zsugorodási feszültségek ébrednek.
 300-400°C-ra előmelegítés; ezt a hegesztés során megőrizni (rövid varratok,
letakarás azbeszt lappal);
 Lágyabb, ausztenites szövetszerkezetű elektródát vagy huzalt alkalmazzunk
Schäffer-diagramból (ne repedjen!);
 Minimális hőbevitel: kis J, vékony varrat, nagy vheg.
c, martenzites (perlites):
- kemények, könnyen beedződnek (önedzők ); C = 1,2%; Cr = 12-18%; Ni = 1,52,5%
- hegesztett szerkezetekhez nem alkalmas, javítás esetén is ritkán hegeszthető,
edződik, törik.
Al és ötvözetei hegeszthetősége
 Nehézség: Al2O3 (Tolv=2050°C) jelenléte; hegesztéskor az
alapfém (Tolv=650-700°C Al és ötvözeteinél) már megömlik,
amikor a felületi oxidhártya még szilárd, összetartja az
ömledéket → további melegítéskor az oxidhártya felszakad,
alatta a megolvadt fém szétfolyik, átlyukad a lemez.
 Megömlesztett cseppek rögtön oxidálódnak, nem olvadnak
össze, nem képeznek hegfürdőt.
 Csak olyan eljárás alkalmazható, ahol az oxidbontás
folyamatosan megvalósul: AWI, AFI, BKI fordított polaritással
vagy váltóárammal,( lánghegesztés folyósító szerrel).
Al és ötvözetei hegeszthetősége
Lánghegesztés:
 Acetiléndús lánggal, oxidhártya eltávolítása PA1 jelű kloridos
folyósítószerrel (vegyi úton oldja Al2O3-at, sóvá alakítja, ami feljön a
hegfürdő tetejére)
 AWI, AFI megjelenése kiszorította (oxid-eltávolítás nem teljes mértékű,
folyosítószerből is keletkezhetnek zárványok)
BKI:
 Rosszabb a lánghegesztésnél, nehéz megfelelő bevonatot gyártani, (nehéz
salakba vinni Al2O3-at, gyakoriak az oxid és salakzárványok)
 Fordított polaritás vagy váltóáram;
 Mérsékelt köv.esetén, javító műhelyekben, ha nincs AWI vagy AFI.
AWI és AFI:
 Korszerű, szinte kizárólag ezt alkalmazzák. Folyamatos oxidbontás
megvalósul; hegesztési paraméterek és huzalok katalógusban.
Réz és ötvözetei hegeszthetősége
 Tolv=1083°C, igen jó hővezető, gyorsan kell a hőt bevinni
(hidegkötés) → előmelegítés 600-700°C-ra (nagy ,,J” miatt
védőgázas eljárásnál 300-500°C is elég)
Vörösréz: (Sn + Zn ötvözet)
 gázhegesztés nem alkalmas: semleges láng: gyorsan oxidálódik,
gázdús: sok hidrogént visz a varratba → ridegedést okoz;
 BKI: bázikus elektróda, =/+ fordított polaritás, alapanyaggal
egyező elektróda;
 védőgázas: AWI és VFI-vel: =/− egyenes polaritás,
előmelegítéssel, speciális, magas dezoxidáló ötvöző-tartalommal
(Si, Mn) rendelkező huzal.
Réz és ötvözetei hegeszthetősége
Sárgaréz: (10-40% Zn)
 hegeszthetősége kedvezőbb, mint a vörösrézé, hővezető képessége
kisebb (Te = 200-400°C)
 probléma: Zn 500°C-on forr, 906°C-on elpárolog, Zn gőz mérgező
 párolgás csökkentésére:
- oxigéndús láng, hegfürdő felületén ZnO-film képződik, akadályozza a
további párolgást,
- hozaganyag ötvözés, mely a hegfürdő felületén összefüggő oxidréteget
hoz létre.
 gázhegesztés: oxigéndús láng, alapanyaggal azonos összetételű pálca,
 BKI, AWI, VFI (MIG): növelt Zn-tartalmú elektróda és huzal az
elpárolgott Zn pótlására pl.CuZn40 (40% Zn) összetételű elektróda.
Öntöttvasak javítóhegesztése
 Az öntöttvasból készült alkatrészek törése miatt gyakori feladat →
általában BKI-vel, jobb a varratszilárdság, mint gázhegesztésnél;
 Az öntöttvasak csoportosítása: lemez vagy gömbgrafitos szerkezetűek;
perlitesek, fehér temperöntvények (kis szén tartalom);
 Az öntöttvasak csak szigorúan kötött technológiával hegeszthetők, az
alábbi tulajdonságok miatt:
a, ridegek, minimális alakváltozásra képesek (A = néhány %) általában 400°C felett, zsugorodásból származó belső feszültségek
repedést okozhatnak;
b, igen rossz hővezetők; egyenlőtlen falvastagságú öntöttvasak
egyenlőtlenül tágulnak → igen nagy feszültségek a hegesztési varratban
– előmelegítés lassan, 30-100°C/h;
c, az öntöttvas megömlése egyetlen hőmérsékleten (kis hőmérsékleti
tartományban) történik, nehéz az ömlesztést irányítani.
 alkalmazott eljárások: meleg; félmeleg; hideghegesztés:
leggyakrabban alkalmazott, legolcsóbb és egyszerűbb
Meleghegesztés
 lemez és gömbgrafitos öntöttvasaknál,
 előkészítés:
- öntési kéreget, oxidréteget leköszörülni (magas Tolv),
- repedt öntöttvasnál: repedés végét furattal zárjuk le (terjedés akadályozására),
- előmelegítés kis sebességgel, összetétel és falvastagság függvényében,
 munkadarabot teljes térfogatban (lemezgrafitos öntöttvasat 600-700°C-ra;
gömbgrafitos öntöttvasat 300-350°C-ra- Mg kiégési veszélye miatt)
felmelegítjük hegesztés előtt,
 a hozaganyag az alapanyaggal egyező, öntöttvas jellegű,(3-4 % C; 2,5-3,5% Si)
 hegesztés:
- s < 20mm,, semleges lánggal, folyósítószerrel, egy menetben megszakítás
nélkül, minimális hőbevitellel,
- s > 20, BKI: rövid ív, egy menetben megszakítás nélkül, minimális
hőbevitellel,
- hegesztés után újra felmelegíteni, Te hőfokra → lassú hűtés (kemencében vagy
homokban, napokig is, nagyméretű, különböző falvastagságú öntvénynél
feszültségmentesítés, repedésveszély elkerülésére)
Félmeleg hegesztés
 Te = 200-250°C, de helyi előmelegítést is alkalmaznak, 600700°C-ra (az energiaigény összességében kisebb!);
 nagy tömegű, szimmetrikus alkatrészeknél, ha a törés a
szimmetriasík közelében van;
 öntöttvas övgyűrű – melegítés túloldalon is – egyenletes
hőtágulás érdekében;
 öntöttvas küllőskerék;
 előmelegítés lánggal, hegesztés is!
 kézi ívhegesztéshez Ni vagy NiCu elektróda;
 hegesztés után lassú lehűlés biztosítása.
Öntöttvas övgyűrű félmeleg
hegesztési viszonyai
Öntöttvas küllőskerék
hegesztési viszonyai
Öntöttvasak hideghegesztése
 Előnye: előmelegítés, utóhőkezelés nem szükséges, bármilyen öntöttvas
típus BKI-vel hegeszthető;
 Elektróda: Ni vagy CuNi alapu, bázikus bevonatú, Cu és Mn tartalma a
varrat szilárdsági tulajdonságait javítja:
- Fe – Ni: 51 Ni - 49 Fe; 36 Ni – 64 Fe (invar-ötvözet);
- tiszta Ni;
- Monell: 70 Ni + 30 Cu;
 A varrat lágy, jól megmunkálható (Ni tartalom miatt);
 Előkészítés: repedés kimunkálás véséssel vagy kifúvató elektródával;
 Ha nincs fárasztó igénybevétel, nem kell teljes keresztmetszetben hegeszteni,
a varrat nagyobb szilárdságú az öntöttvasnál;
 Technológia:
- kis hőbevitel, erős hőkoncentráció → kis J, rövid ív, fordított polaritás, 3050mm hosszon, szakaszolva hegesztés, mdb. maximum kézmeleg legyen,
- első réteget (párna) tiszta Ni elektródával, egyszerre l=10d hosszon,
- melegen kalapáljuk, nyújtjuk a zsugorodási feszültségek csökkentése miatt,
- ábra szerinti varratsorrend, szakaszonként.
A hideghegesztés lépései
1. A repedés lezárása furattal
A számok a hegesztési sorrendet
jelzik
Szélrepedés hegesztési
sorrendje
Öntöttvasak hideghegesztése
 A repedés végeket Ni-elektródával készített varrathernyóval
határoljuk;
 A szélrepedés hegesztési sorrendje;
 Több réteg esetén az acél CuNi vagy két Ni párnaréteg közé
kerüljön, felső záróréteg is tiszta Ni legyen!
 Acél, öntöttvas betét behegesztés – még beillesztés előtt- Nipárnaréteg felhegesztése, a betét az öntöttvas falvastagságának
2/3-a;
 A tiszta Ni képlékeny, nagy nyúlású, szívós varratot ad,
amely a zsugorodási feszültség hatására megnyúlik – ezt segíti
elő a kalapálás;
 A Ni a hőhatásövezetben elősegíti a grafitképződést –
lágyabb rétegű átmenetet ad.
Helyes technológia:
- Olyan, amely a lehető legkisebb anyagtömeg felmelegedésével jár;
- J ↓, gyakori megszakítás, 40 – 60 mm varratszakasz, közötte 1-2
perc várakozási idő;
- Varrat lehegesztése után rögtön enyhe kalapálás – nyújtás, a szívós
varrat jól nyújtható;
- Ni vagy FeNi elektródák alkalmazása;
- Repedésvégek lezárása általában furattal történik (repedés terjedés
megakadályozása), csak: vékonyfalú öntöttvas, statikus igénybevétel
esetén: repedés lezárása keresztvarrattal – nem szerencsés, a varrat
alatt a repedés tovább terjedhet;
- A kötés szilárdítása szegcsavarokkal növelhető:
- Monel ( 70Ni + 30Cu) elektródával (kisebb szilárdságú),
- s > 20…25 mm falvastagságnál,
- M6…M20-as csavarok.