Transcript Nagyszilárdságú acélok alkalmazása

Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
XXVI. Hegesztési konferencia
A vonalenergia optimális tartománya nemesített
nagyszilárdságú acélok hegesztésekor
Gáspár Marcell Gyula
Dr. Balogh András
PhD hallgató
egyetemi docens
Miskolci Egyetem
26. Hegesztési Konferencia
1
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Előadás felépítése
•
•
•
•
•
•
Nagyszilárdságú acélok alkalmazása
Nagyszilárdságú acéltípusok
Hegesztési kihívások
Technológiai eszközök a kívánt kötéstulajdonságok biztosítására
Hegesztési kísérletek a vonalenergia optimális tartományának vizsgálatára
Következtetések
26. Hegesztési Konferencia
2
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Nagyszilárdságú acélok alkalmazása
 Szelvényméretek csökkentése
 Fajlagosan nagyobb
anyagköltség
 Súlycsökkentés
 Alapanyag
 Üzemanyag megtakarítás
 Gazdasági szempont
 Környezetvédelmi szempont
26. Hegesztési Konferencia
 Hozaganyag
 Tervezési kihívások
 Hegesztési kihívások
3
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Nagyszilárdságú acélok alkalmazása
26. Hegesztési Konferencia
4
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Nagyszilárdságú acéltípusok
40 000
Rmx A = 60 000
Elongation, A in %
20 000
Ultimate Tensile Strength, Rm in MPa
26. Hegesztési Konferencia
5
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Nagyszilárdságú acéltípusok
Vizsgálat tárgya: S960Q
26. Hegesztési Konferencia
6
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Hegesztési kihívások
Keménység [HV]
HHÖ felkeményedése és kilágyulása
V
Hhö
Aa
Pozíció [mm]
26. Hegesztési Konferencia
7
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Hegesztési kihívások
• Hidrogén okozta repedések
s > 30 mm felett hidrogéncsökkentő hőkezelés
• Edződési repedések
•
Karbonegyenérték (IIW):
CEV  C 
•
Mn Cr  Mo  V Cu  Ni


6
5
15
S960Q esetén: 0,55 < CEV [%] <0,65
26. Hegesztési Konferencia
8
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Technológiai követelmények
• Előmelegítés alkalmazása
• Szabályozott vonalenergia
• t8,5/5 tartomány betartása
• 6-10 s (5-15 s)
26. Hegesztési Konferencia
9
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Hegesztési munkaterület
26. Hegesztési Konferencia
10
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Technológiai eszközök a kívánt kötéstulajdonságok biztosítására
 Hegesztéstechnológia tervezése
 Paraméterek meghatározása (pl. WELDCALC)
 Végeselemes szimuláció a hegesztésben (SYSWELD, VISUALWELD)
 Minőségbiztosítás a gyártás során
 Hőfolyamatok ellenőrzése (termoelemes mérőműszer a hűlési idő ellenőrzésére)
 Folyamatfelügyelő rendszerek (WELDQAS)
26. Hegesztési Konferencia
11
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Hegesztési kísérletek
• Alapanyag: WELDOX960 (S960QL), s=15 mm
C
WELDOX
0,17%
960
Mo
0,594%
V
Si
Mn
0,22%
P
S
Cr
1,26% 0,009% 0,001% 0,20%
Ti
Cu
Al
Nb
B
Ni
0,05%
N
0,045% 0,003% 0,01% 0,053% 0,014% 0,002% 0,003%
• Hozaganyag: Union X96 (G895MMn4Ni2,5CrMo), d=1,2 mm
Union X96
Mo
0,57%
C
Si
Mn
P
S
Cr
0,11%
0,76%
1,90%
0,01%
0,009%
0,35%
Ni
V
Cu
Ti
Zr
Al
0,001%
0,002%
2,23% 0,004% 0,002% 0,057%
• Védőgáz: Corgon 18 (M21)
• Eljárás: VFI 135, PA pozíció, egyoldali „V” varrat
26. Hegesztési Konferencia
12
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Hegesztési kísérletek - paraméterek
I. hegesztési próba:
Sor
Gyök
2.
3-9.
Telő/Trétegközi Sebesség Huzalelőtolás Áram Feszültség
Ev
[°C]
[cm/min]
[m/min]
[A]
[V]
[J/mm]
190
150
150
18
41
55
3,2
8,4
9
117
247
285
18,5
24,6
27,8
600
700
700
t8/5
[s]
5,5
6
5
II. hegesztési próba:
Sor
Gyök
2.
3-7.
Telő/Trétegközi Sebesség Huzalelőtolás Áram Feszültség
Ev
[°C]
[cm/min]
[m/min]
[A]
[V]
[J/mm]
190
150
150
26. Hegesztési Konferencia
18
41
38
3,2
8,4
9
117
247
289
13
18,5
24,6
27,7
600
700
1000
t8/5
[s]
5,5
6
10
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Hegesztési kísérletek - Makrofelvétel
I. hegesztési próba
26. Hegesztési Konferencia
II. hegesztési próba
14
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Hegesztési kísérletek - Szakítóvizsgálat
Rp0,2 [MPa]
Rm [MPa]
1007
930
1045
980
1. hegesztési próba
-
1030
2. hegesztési próba
-
977
WELDOX 960
UNION X96
26. Hegesztési Konferencia
15
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Hegesztési kísérlet - Keménységvizsgálat
• Koronaoldal
26. Hegesztési Konferencia
16
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Hegesztési kísérletek - Keménységvizsgálat
• Gyökoldal
26. Hegesztési Konferencia
17
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Következtetések
• A kívánt kötéstulajdonságokat tudatos technológiai tervezéssel (korlátozott
vonalenergia, t8,5/5), a hegesztési paraméterek szigorú betartásával biztosítani
lehet (technológiai fegyelem, folyamatfelügyelő rendszerek).
• A hegesztéstechnológia tervezését a t8,5/5 hűlési idők optimális tartományának
betartásával célszerű elvégezni.
• Az alapanyaggyártói ajánlásoktól (5-15 s) szűkebb hűlési időtartományt (6-10 s)
célszerű alkalmazni.
• Az S960Q-ra vonatkozó 6-10 s hűlési idők felső határa esetén nem
megengedhető kilágyulás következik be a hőhatásövezetben, különösen
vastagabb szelvények esetén a többsoros hegesztés miatt.
• A vonalenergia értékét a lehető legalacsonyabb értéken, 600-700 J/mm
környékén célszerű tartani, ami a hűlési idő optimális tartományának alsó
részéhez közeli hűlési időket eredményez.
• Többsoros varratfelépítés esetén jelentős szilárdságcsökkenés a gyökoldal
megeresztődése miatt.
26. Hegesztési Konferencia
18
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Irodalomjegyzék
[1] Balogh, A.; Török, I.; Gáspár, M.; Juhász, D.: Present state and future of advanced high
strength steels, Production Processes and Systems, University of Miskolc, 2012
[2] Gáspár, M.; Balogh, A.: Experimental Investigation on the Effect of Controlled Linear
Energy Applied to the Welding of High Strength Steels, microCAD, Miskolc, 2012
[3] Gáspár Marcell, Balogh András: Nagyszilárdságú acélok hegesztéstechnológiájának
fejlesztése a hűlési idő elemzésével, Doktoranduszok Fóruma, Miskolc, 2011, p.: 54-59
[4] Komócsin Mihály: Nagyszilárdságú acélok és hegeszthetőségük, Hegesztéstechnika,
2002/1, pp. 5–9
[5] Sas Illés: Növelt folyáshatárú acélok hegesztésének gyakorlati tapasztalatai a Ruukki Zrtben, Cloos Szimpózium, BMF, 2009
[6] Kovács Mihály: Nagyszilárdságú finomszemcsés szerkezeti acélok hegesztése,
Hegesztéstechnika, III. évf. 1992. 3.sz. 14-16.old
[7] Balogh, A.; Kirk, S., Görbe, Z.: Role of cooling time when steels to be welded requires
controlled heat input, GÉP, L. évfolyam, 1999
[8] Szunyogh László: Hegesztés és rokontechnológiák kézikönyv, Gépipari Tudományos
Egyesület, Budapest, 2007
26. Hegesztési Konferencia
19
Budapest, 2012. május 11.
Miskolci Egyetem
Mechanikai Technológiai Tanszék
Köszönöm a megtisztelő figyelmüket!
A cikk a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként –
az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió
támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult
meg. A hegesztési kísérletekhez szükséges anyagokat a RUUKKI Tisza
Zrt. biztosította, a kísérleteket pedig a Froweld Kft.-nél végeztük el.
26. Hegesztési Konferencia
20
Budapest, 2012. május 11.