Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Kecskemét, 2014. június 19-20. 7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 1 7. Anyagvizsgálat.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Kecskemét, 2014. június 19-20. 7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 1 7. Anyagvizsgálat."— Előadás másolata:

1 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 1 7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Szakmai Szeminárium Hegeszthetőségi problémák megoldása fizikai szimulációval Gáspár M. - Kuzsella L. - Koncsik Zs. - Lukács J.

2 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 2 Tartalom A fizikai szimuláció GLEEBLE 3500 termo-mechanikus fizikai szimulátor Hegesztési problémák: –Ömlesztő hegesztések:  Melegrepedési hajlam (NST, HTT)  Nagyszilárdságú alumínium és acél ötvözetek  Hegesztési paraméterek hőhatásövezetre gyakorolt hatásának vizsgálata (HAZ test)  Nagyszilárdságú acél –Sajtoló hegesztések: »Dinamikus újrakristályosodás vizsgálata lineáris dörzshegesztés esetén  Alumínium ötvözetek Összefoglalás, következtetések

3 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 3 A fizikai szimuláció Anyagvizsgálat meleg szakítóvizsgálatok meleg nyomóvizsgálatok feszültség – alakváltozás görbék meghatározása zérus szilárdsághoz tartozó hőmérséklet (NST) meghatározása alakváltozó képesség vizsgálata szívósság vizsgálata dilatometria (CCT) kúszásvizsgálatok fárasztóvizsgálatok termikus fárasztás termo-mechanikus fárasztás Folyamat szimuláció folyamatos öntés kovácsolás sajtolás meleghengerlés ömlesztő hegesztés: hőciklus, hőhatásövezet (HAZ) sajtoló hegesztés (pl. ellenálláshegesztés) diffúziós egyesítés, diffúziós kötések hőkezelés: különféle hőciklusok megvalósítása porkohászat: szinterelés

4 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 4 Fizikai szimuláció a hegesztésben – GLEEBLE 3500 Fogalma: a fizikai szimuláció nem más, mint a tényleges és a lehetséges ipari folyamatok megvalósítása, a valósággal egyező időléptékben és a valóságot jól megközelítő geometriai (térfogati) léptékben Jellemzők: –Hevítés: °C/s –Hűtés: °C/s –Elmozdulás: 100 mm –Elmozdulási sebesség: 2000 mm/s –Max. statikus erő: 100 kN (húzás és nyomás) –Próbatest átmérő: 20 mm

5 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 5 A melegrepedések keletkezésének alakváltozási elmélete P th = a melegrepedések elkerüléséhez szükséges alakváltozó képesség BTR = Brittleness Temperature Range → a képlékenység nem éri el a szükséges (küszöb) alakváltozó képességet (P < P th ) → melegrepedések keletkezhetnek  ha a varratfém alakváltozása nagyobb, mint az alakváltozó képesség, akkor melegrepedések keletkeznek (ε 1 > P)  ha a varratfém alakváltozása kisebb, mint az alakváltozó képesség, akkor nem keletkeznek melegrepedések (ε 2 < P)

6 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 6 A melegrepedés-érzékenység számszerűsítése melegszakítóvizsgálat NST vizsgálat

7 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 7 A melegrepedés-érzékenység számszerűsítése NST: zérus szilárdsághoz tartozó hőmérséklet (Nil-Strength Temperature) – NST vizsgálat NDT: zérus alakváltozó képességhez tartozó hőmérséklet (Nil-Ductility Temperature) – HTT vizsgálat, hevítéses: Z = 0% DRT: az alakváltozó képesség helyreállásának hőmérséklete (Ductility Recovery Temperature) – HTT vizsgálat, hevítéses-visszahűtéses: Z = 5% BTR: minimális alakváltozó képesség / ridegség hőmérséklet tartománya (Brittleness Temperature Range) – számítás NDR: zérus alakváltozó képesség tartománya (Nil-Ductility Range) – számítás DRR: az alakváltozó képesség helyreállásának aránya (Ductility Recovery Rate) – számítás RDR: az alakváltozó képesség helyreállásának aránya (Ratio of Ductility Recovery) – számítás CF: repedési tényező (Crack Factor) – számítás

8 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 8 Az elvégzett NST vizsgálatok eredményei Példa: 6082-T6 Al ötvözet Eredmények: AnyagminőségPróbatestek száma, darab Átlag, °CSzórás, °CSzórási együttható, % S690QL91421,519,151,35 S960QL111408,030,462,16 AlMg3, ,61,810,30 AlSi1MgMn, 6082-T610616,67,151,16 21 ˚C/s 1 ˚C/s Termoelemek Cement kötőanyag NST

9 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 9 Az elvégzett meleg szakítóvizsgálatok eredményei Hőmérséklet, °CKontrakció, % 80093, , , , , , , , /136099, /130099, /120099, /110099, /100096, /80092, /50083,98 S960QL: Hevítés-visszahűtés (on cooling) NST = 1408 °C NDT = 1390 °C DRT = 1370 °C C F = 2,73% < 4%, nincs repedés

10 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 10 Hőhatásövezet tulajdonságai A hőhatásövezet felépítése egy- és többsoros varratfelépítés esetén Kritikus sávok: –Durvaszemcsés (DSZ) –Interkritikus (IK) –Interkritikusan megeresztett durvaszemcsés (IK DSZ) –Szubkritikusan megeresztett durvaszemcsés (SZK DSZ)

11 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 11 Nemesített nagyszilárdságú acélok hegeszthetőségi problémái Hidegrepedések Hidrogéndiffúzió Húzófeszültség jelenléte (zsugorodás korlátozottsága) Jelentős karbonegyenérték: 0,5

12 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 12 Fizikai szimuláció – HAZ teszt Hőhatásövezet szimulációja: hegesztési hőciklus modellek –F(s,d) => mérési eredmények vagy VEM –Hannerz –Rykalin-2D –Rykalin-3D –Rosenthal –Exponenciális Inhomogén hőhatásövezet különböző sávjainak precíz előállítása –A kis hőbevitel miatt a hőhatásövezet különböző sávjai kis kiterjedésűek, amik más módszerrel korlátozottan lennének vizsgálhatók. Ajánlott próbatest méret: 10x10x70 mm Lehetséges anyagvizsgálatok: –Mikroszkópi vizsgálatok (optikai és elektronmikroszkóp) és keménységmérés –Ütővizsgálat (10x10x55 mm), törésmechanikai vizsgálatok

13 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 13 Hőhatásövezeti teszt végrehajtása Próbatestek kimunkálása az alapanyagból –Méret- és helyzetpontosság, felületi minőség Termoelemek rögzítése a próbatestek felületéhez: –Visszacsatolás a szabályozási folyamathoz –Típus: NiCr-Ni (K típusú) Próbatestek befogása Hegesztési hőciklus előállítása: –Modell kiválasztása: Rykalin-3D –Hegesztési paraméterek megadása –HHÖ sáv jellemző csúcshőmérsékletének megadása Szimuláció/teszt lefuttatása Eredmények értékelése a szimulált és mért hőciklusok összevetésével

14 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 14 Csúcshőmérsékletek kiválasztása Előállítandó sávok (NST = 1408 ºC, előkísérletek): –Durvaszemcsés sáv: T max = 1350 ºC –Interkritikus sáv: T max = 800 ºC Indoklás:

15 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 15 Hegesztési paraméterek Alapanyag: WELDOX 960 (S960QL) Paraméterek (előkísérletek alapján): –Hőfizikai jellemzők (c p,ρ, λ): átlagos szerkezeti acél jellemzőit adtuk meg –T elő = 200 ° C –t 8,5/5 = 5 és 15 s („Optimális” hűlési idő tartomány) –E v = 1015 és 3046 J/mm –t csúcs = 1 s –v hev = 500 ° C/s

16 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 16 Hőhatásövezeti hőciklusok t 8,5/5 = 5 st 8,5/5 = 15 s

17 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 17 Hőhatásövezeti tesztek értékelése Mikroszerkezet vizsgálata optikai mikroszkóp segítségével: –csiszolás –polírozás –maratás (2% HNO 3 ) 5 s 15 s DSZIK

18 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 18 Hőhatásövezeti tesztek értékelése Keménységvizsgálat: –Értékelés alapja: HV max = 450 HV MSZ EN alapján a CR ISO szerinti 3. acélcsoportra Övezet Átlagkeménység, HV10 t 8,5/5 = 5 st 8,5/5 = 15 s Durvaszemcsés sáv (DSZ) (T max = 1350 °C) Interkritikus sáv (IK) (T max = 800 °C) Alapanyag 330…340

19 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 19 Hőhatásövezeti tesztek értékelése Ütővizsgálat: –Értékelés alapja: 27 J teljesítése -40 ° C hőmérsékleten (S960QL jelű acélra az MSZ EN szerint) –3 próbatest hőciklusonként => átlagos ütőmunka meghatározása –WELDOX 960 E: 70 J [-40 °C]

20 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 20 Dinamikus újrakristályosodás szerepének vizsgálata lineáris dörzshegesztésnél A szakirodalom szerint a varrat finomszemcsés szövetszerkezete a dinamikus újrakristályosodás (DRX) lejátszódásának tulajdonítható. A DRX egy, a melegalakítás közben lejátszódó jelentős hatással bíró fémtani folyamat, melynek pontos ismerete alapján szabályozhatjuk az anyag mikroszerkezetének és a mechanikai tulajdonságainak változását. A folyamat során szemcsefinomodás megy végbe a szövetszerkezetben. A DRX jelenlétére utal, ha a valódi feszültség-alakváltozás görbén a rugalmas alakváltozás után a feszültség eléri az alakítás során fellépő maximális értékét. A dinamikus újrakristályosodásnak még a maximális feszültség elérése előtt el kell indulnia. Poliak és Jonas módszer: a DRX kezdőpontját az alakítási keményedés- valódi feszültség görbe inflexiós pontja adja.

21 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 21 Dinamikus újrakristályosodás szerepének vizsgálata lineáris dörzshegesztésnél Melegzömítő vizsgálatok a GLEEBLE 3500 berendezésen a próbatest geometriája: ø10 mm átmérőjű és 15 mm hosszú henger, a hengerlésre illetve az extrudálás irányára merőlegesen kivéve az alapanyagból, az előírt hőmérsékletre való hevítés, előírt alakváltozási sebesség alkalmazása, előírt alakváltozás alkalmazása, mintavételezési frekvencia: 1000 Hz a vizsgálati hőmérsékleteket szakirodalomból és a hegesztés során mért hőmérsékletekből határoztam meg, az alakváltozási sebességet is szakirodalmi adatok alapján határoztam meg. az első széria vizsgálatnál nagy alakváltozási mértéket határoztam meg, hogy biztosan elérjük a dinamikus újrakristályosodás határát. kontrollvizsgálatok => Dinamikus újrakristályosodás szemcsefinomító hatásának bizonyítása lineáris dörzshegesztés esetén H22 Al ötvözet (200x)

22 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 22 Összefoglalás, következtetések I. A GLEEBLE 3500 fizikai szimulátor segítségével sikeresen meghatároztuk a zérus szilárdsághoz tartozó hőmérsékleteket (NST) acél és alumínium ötvözetekre. A melegrepedés-érzékenység kiértékelése az acélok esetére megtörtént, az alumínium ötvözetek tekintetében az eredmények pontosítása miatt további (HTT) vizsgálatok szükségesek. WELDOX 960 E (S960QL, MSZ EN ) nemesített nagyszilárdságú acél szívósság szempontjából legkritikusabb hőhatásövezeti sávjai egysoros varratfelépítés esetén a durvaszemcsés és interkritikus sávok, többsoros varratfelépítés esetén pedig az interkritikusan megeresztett durvaszemcsés sáv. A GLEEBLE 3500 fizikai szimulátoron elvégzett hőhatásövezeti tesztek segítségével sikeresen előállítottuk a durvaszemcsés és interkritikus sávokat az optimálisnak feltételezett hűlési idő tartomány alsó (t 8,5/5 = 5 s) és felső (t 8,5/5 = 15 s) határértékére.

23 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 23 Összefoglalás, következtetések II. A durvaszemcsés és interkritikus sávok szívóssága jelentősen elmaradt az alapanyag szívósságától. Mindkét sáv tekintetében a szívósság a -40 °C- on megkövetelt 27 J-ra csökkent. Az egysoros varratfelépítés esetén előforduló két legkedvezőtlenebb szívóssággal rendelkező övezet, a durvaszemcsés és interkritikus sávok kombinációja többsoros varratfelépítés esetén előfordulhat. Ezek a csökkent szívósságú részek kedvező feltételeket teremtenek a repedéskeletkezéshez, ezért ezzel a speciális sávval a továbbiakban részletesen kívánunk foglalkozni. A szimulációs kísérletsorozat folytatását célszerű szélesebb t 8,5/5 hűlési időintervallumra kiterjeszteni (2,5 – 30 s). A fizikai szimulátoron elvégzett melegzömítő vizsgálatok elvégzésével sikerült bizonyítanunk a lineáris dörzshegesztéskor adott feltételek esetén fennálló dinamikus újrakristályosodás szemcsefinomító hatását.

24 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 24 Irodalomjegyzék [1]Adony, Y.: Heat-affected zone characterization by physical simulations, Welding Journal, 2006 October pp , 2006 [2]Gáspár, M.; Balogh, A.: A hegesztési paraméterek hőhatásövezetre gyakorolt hatásának fizikai szimulációval történő vizsgálata S960QL acél esetén, Hegesztéstechnika, 2014/1 pp [3]Węglowski, M.: Modern toughened steels – their properties and advantages, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2012/02. pp [4]Heikkilä, S. J.; Porter, D.A.; Karjalainen, L. P.; Laitinen, R. O.; Thinen, S. A; Suikkanen, P. P.: Hardness Profiles of Quenched Steel Heat Affected Zones, Materials Science Forum Vol 762, Trans Tech Publications, Switzerland, pp [5]Laitinen, R.; Porter, D. A.; Karjalainen, L. P.; Leiviskä, P.; Kömi, J.: Physical Simulation for Evaluating Heat-Affected Zone Toughness of High and Ultra-High Strength Steels, Materials Science Forum Vol. 762, Trans Tech Publications, Switzerland, pp [6]Gáspár, M.; Balogh, A.: Hegesztéstechnológiai paraméterablak nagyszilárdságú acélok hegesztésénél, GÉP, LXIII. évf. 4. sz., p.: , 2012 [7]Komócsin, M.: Nagyszilárdságú acélok és hegeszthetőségük, Hegesztéstechnika, 2002/1, pp. 5–9. [8]Kuzsella, L.; Lukács, J.; Szűcs, K.: Fizikai szimulációval végzett vizsgálatok S960QL jelű, nagyszilárdságú acélon, GÉP, LXIII. évf. 4. sz., pp [9]Lukács, J., Kuzsella, L., Dobosy, Á., Pósalaky, D.: Hegesztési melegrepedés-érzékenység megítélése fizikai szimuláció segítségével, GÉP LXIV. évf. 8. sz pp [10]Koritárné Fótos, R.; Koncsik, Zs.; Lukács, J.: A fizikai szimuláció és alkalmazása az anyagtechnológiákban, „Műszaki Tudomány az É-K Moi. Régióban”, Szolnok, 2012 [11] Meilinger, Á.; Török, I.: Effect of temperature field and pressure force on the inhomogeneity of 5754-H22 and 6082-T6 FSW joints, Materials Science Forum Vols (2014) pp [12] Pósalaky, D.; Lukács, J.: Nagyszilárdságú alumíniumötvözetek hegeszthetősége, XXVII. Hegesztési Konferencia, Budapest, pp [13] Gáspár, M.; Balogh, A.: Kritikus sávok a nagyszilárdságú acélok hőhatásövezetében, XXVII. Hegesztési Konferencia, Budapest, 2014 pp [14] Verő, B.: A fizikai és matematikai szimuláció helye és szerepe a műszaki anyagtudományban, Bányászati és kohászati lapok 145. évfolyam 1. szám, Budapest pp. 2-6.

25 Kecskemét, június Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 25 Köszönjük a figyelmet! Az előadásban ismertetett kutatómunka a TÁMOP B-10/2/KONV projekt eredményeire alapozva a TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV jelű projekt részeként – az Új Széchenyi Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Köszönetnyilvánítás


Letölteni ppt "Kecskemét, 2014. június 19-20. 7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban (AGY) Miskolci Egyetem Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet 1 7. Anyagvizsgálat."

Hasonló előadás


Google Hirdetések