Gépészeti ismeretek Bertha

Bertha

A hegesztés alkalmazásai Hegesztés: azonos, vagy közel azonos összetételű fémek, illetve ötvözetek egyesítése hőhatással, fémhozaganyag hozzáadásával vagy anélkül. Előnyei: az összekötendő elemeket furatok nem gyengítik, az erőátadás nem pontszerű, lényeges, kb. 15-20%-os súlymegtakarítás. A hegesztés alkalmazásai Bertha

Leélezett tompavarratos kötés alapanyag – hőhatásövezet - varrat Hegesztési varrat A hegesztett kötést meghatározza: a varratalak és méretei, a hegesztés módja, a hegesztés utáni megmunkálás (ha szükséges). Leélezett tompavarratos kötés alapanyag – hőhatásövezet - varrat Bertha

Többsoros hegesztési varrat Bertha

Varrat: a hegesztés során megömlesztett majd megszilárdult anyag. A varratok elhelyezkedését és vonalvezetését az összekötendő elemek alakja határozza meg, míg a varrat alakját az összekötendő elemek vastagságának ismeretében választhatjuk meg. A közös síkban elhelyezkedő elemeket (lemezeket) általában tompavarrattal kötjük össze. A tompavarrat kialakításának három fázisa: Bertha

A különböző lemezvastagságokhoz ajánlott varratalakok Bertha

Egymáson átlapolt és egymásra merőleges lemezek kötésénél különféle elhelyezésű és kialakítású sarokvarratot használunk. Domború homlokvarrat Lapos oldalvarrat Homorú sarokvarrat Bertha

Éleikkel illeszkedő lemezek összekötése élvarrattal Három lemezvég összekötése T varrattal Bertha

Ha adott alapra kör vagy hosszúkás lemezt akarunk erősíteni és a lemez külső kerületén varrat nem helyezhető el, akkor lyuk- vagy horonyvarrattal hozzuk létre a kötést. Bertha

A hegesztett kötések optimális kialakításának szempontjai: a hegesztési varrat mindig feszültséggyűjtő hely; ezek a feszültségek nagy mértékben függnek a varrat vonalvezetésétől, a hegesztési eljárástól és a hegesztő gyakorlottságától; a hosszú vékony varratokat előnyben kell részesíteni a rövid vastag varratokkal szemben; több varrat találkozását lehetőleg kerülni kell; Bertha

ha adott helyre homlok- és oldalvarrat egyaránt kialakítható, akkor oldalvarratot készítsünk, mert azonos méretek mellett a szilárdsága sokkal kedvezőbb; szilárdsági szempontból az önmagukban záródó varratok a legjobbak; lehetőleg olyan helyen alakítsunk ki varratot, ahol annak igénybevétele húzás vagy nyomás (a nyírást, a csavarást és a hajlítást, ha lehet kerüljük). Bertha

A hegesztési varratok szilárdsági méretezése Az ébredő feszültségeket csak közelítően tudjuk meghatározni. Abból a feltevésből indulunk ki, hogy a varrat anyagának szilárdsági jellemzői az alapanyagéval hasonlóak. A különböző hegesztési technológiákhoz és varrat-igénybevételekhez varratgyengítési tényezőket határoztak meg: Bertha

A varratvastagság sarokvarratnál Szilárdsági méretezéshez a húzás, nyomás és nyírás esetében figyelembe vehető varratkeresztmetszet a varrat hosszának és vastagságának ismeretében határozható meg. A varratvastagság sarokvarratnál Tompavarrat esetében a varrat vastagságát a kötésben résztvevő vékonyabb elem vastagságára vehetjük. Bertha

A hegesztési varratok megadása a rajzon Kirajzolt folytonos varrat Bertha

Kirajzolt szakaszos varrat Bertha

Jelképes ábrázolás alapjel (a kötés jelképe) a kiegészítő jelképek a nyílban végződő mutatóvonal a kettős referencia – (hivatkozási vonal) egyéb Bertha

Hegesztett varratok alapjelei Bertha

Bertha

Bertha

A hegesztési eljárások csoportosítása technológia szerint Ívhegesztések Bevont elektródás Fogyóelektródás, semleges védőgázas Fogyóelektródás, aktív védőgázas Volframelektródás, semleges védőgázas Gázhegesztés Egyéb ömlesztő hegesztések Fedett ívű Plazmaív hegesztés Elektronsugaras Lézer hegesztés Ellenállás hegesztő eljárások Egyéb sajtoló hegesztő eljárások Bertha

Hegesztési eljárások 2 Ellenállás-hegesztés (E) l ívhegesztés (I) - 11 Fogyóelektródás, önvédő ívhegesztés (ÖFI) - 111 Fogyóelektródás ívhegesztés bevont elektródával (BI) - 12 Fedett ívű hegesztés (FFI) - 13 Fogyóelektródás, védőgázas ívhegesztés (VFI) - 131 Fogyóelektródás semleges védőgázas ívhegesztés (AFI) - 14 Nem - fogyóelektródás, védőgázas ívhegesztés (-) - 141 Volfrámelektródás védőgázas ívhegesztés (AWI) - 15 Plazmaív-hegesztés (PI) - 18 Egyéb ívhegesztési eljárások (-) Hegesztési eljárások 2 Ellenállás-hegesztés (E) - 21 Ellenállás-ponthegesztés (PE) - 22 Ellenállás-vonalhegesztés (VE) - 23 Ellenállás-dudorhegesztés (DE) - 24 Leolvasztó tompahegesztés (LTE) - 25 Zömítő tompahegesztés (ZTE) - 29 Egyéb ellenállás-hegesztési eljárások (-) 3 Gázhegesztés (L) - 31 Oxigén-éghető gáz hegesztés (-) - 32 Levegő-éghető gáz hegesztés (-) Bertha

Hegesztési eljárások 4 Sajtolóhegesztés (-) - 41 Ultrahangos hegesztés (UH) - 42 Dörzshegesztés (D) - 43 Kovácshegesztés (-) - 44 Hegesztés nagy mechanikai energiával (-) - 45 Diffúziós hegesztés (DM) - 47 Sajtoló gázhegesztés (-) - 48 Hidegsajtoló hegesztés (H) 7 Egyéb hegesztési eljárások (-) - 71 Aluminotermikus hegesztés (termithegesztés) (AT) - 72 Villamos salakhegesztés (SA) - 73 Elektro-gázhegesztés (EG) - 74 Indukciós hegesztés (IE) - 75 Fénysugaras hegesztés (-) - 751 Lézersugaras hegesztés (LS) - 76 Elektronsugaras hegesztés (ES) - 77 ívkisütéses sajtolóhegesztés (IS) - 78 Csaphegesztés (CSI) Bertha

Lemezek és csövek hegesztési helyzetei Vízszintes PA Haránt-vízszintes PB Haránt PC Haránt fej feletti PD Fej feletti PE Függ. Felfelé PF Függ. Lefelé PG Varrattípusok: tompavarratok BW sarokvarratok FW Bertha

Lemezek illesztése a,b,c) merőlege-sen leélezett d,e) szög alatt leélezett kötések. Illesztési hézag néhány mm Bertha

Zsugorodások, alakváltozások hegesztéskor Keresztirányú zsugorodás: tompavarratnál nem okoz torzulást, sarokvarratnál szögtorzulást okoz Az egyenlőtlen keresztirányú zsugorodás tompavarratnál is okozhat szögtorzulást. Bertha

Hegesztő készülékek funkciója Az összekötendő elemek (lemez, cső) helyzetmeghatározása Az elemek leszorítása, rögzítése A készítendő varrat pozicionálása (forgatás, egyenes vonalú vezetés) meghatározott mozgástartományban Pl. csövek körvarratának készítése forgatással – helyzetben tartás, pozicionálás Bertha

Hegesztő készülékek Rögzítő, szorító Forgató, billentő Több szabad-ságfokú manipulá-tor vagy robot Bertha

HEGESZTŐELJÁRÁSOK Bertha

Bevont elektródás ívhegesztés Kézi hegesztő eljárás Áramforrás: egyen- vagy váltófeszültségű Polaritás: egyenes (elektróda a negatív sarokhoz kötve) fordított (elektróda a pozitív) Ív keltés: az elektróda és a munkadarab között Bertha

Bevont elektródás ívhegesztés Alkalmas kötő-, felrakó- és javítóhegesztésre. Bertha

Bevont elektródás ívhegesztés - Anyagok Elektróda: a hegesztendő anyagtól függően lehet acél, réz, alumínium huzal méretek: Ø 2…5 mm; L 250…450 mm bevonat: ívstabilizáló, védőgáz- és salakképző, ötvöző anyagokat tartalmaz. rutilos (R) - alapvetően rutilt (TiO2) tartalmaz, finomcseppes anyagátmenet cellulóz (C) – szerves anyagot, cellulózt tartalmaz (gázképzés) bázikus (B) – karbonátokat (CaCO3) tartalmaz, nedvszívó, ki kell szárítani Salak: a bevonatból és a huzalból keletkezik, védi a varrat felületét Bertha

Bevont elektródás ívhegesztés Eszközök – áramforrás és tartozékai Hegesztő áramforrás (transzformátor,) Hegesztőkábelek: Áramforrás-elektróda között Áramforrás-munkadarab között Elektróda fogó, munkadarab fogó Rögzítő eszközök a hegesztendő lemezek helyzetben tartására Bertha

Bevont elektródás ívhegesztés A hegesztés végrehajtása vizszintes Ívhúzás Elektróda tartás és vezetés fej feletti függőleges, alulról felfelé Bertha

Bevont elektródás kézi ívhegesztés A hegesztés alkalmazása Az ipar minden területén alkalmazzák, egyszerű,olcsó. Gyakorlatilag minden anyag hegesztésére létezik elektróda és technikája megtanulható, nem igényel jelentős beruházást sem. Erősen ötvözött acélokat kb. 75 % - ban bevonatos elektródával hegesztenek. Felrakó hegesztéshez a legtöbb hegesztőanyag bevonatos elektróda formájában áll rendelkezésre. Az eljárással az ipar igényeinek megfelelő kötések készíthetők, így gyakorlatilag minden területen megtalálható Hátránya elsősorban a kis leolvadási teljesítmény és az emberi tényezők jelentős szerepe Bertha

Fogyóelektródás, semleges védőgázas ívhegesztés Az elektróda dobról lecsévélt, egyenletesen előtolt huzal, amely folyamatosan olvad le Egyenáramú áramforrással, fordított polaritással hegesztenek leggyakrabban A varrat védelmét a huzal mellett kiáramló semleges gáz (argon, hélium) látja el Szokás AFI - argon védőgázas, fogyóelektródás ívhegesztésnek - is nevezni Huzal elektróda huzaldob Áram bevezetése Huzal előtoló Bertha

Fogyóelektródás, semleges védőgázas ívhegesztés A hegesztés elrendezése Bertha

Fogyóelektródás, semleges védőgázas ívhegesztés A hegesztés alkalmazása Minden fém hegeszthető ezzel az eljárással, de ára miatt elsősorban korrózióálló acélokat, nikkelt és ötvözeteit, színes- és könnyűfémeket hegesztenek. Elsősorban nagy beolvadási mélységű töltő és takaró rétegek készítésére javasolt. Bertha

Fogyóelektródás, aktív védőgázas ívhegesztés Elrendezése hasonló a semleges védőgázas fogyóelektródás ívhegesztéshez. Védőgázként széndioxidot használnak, amely hegesztési hőmérsékleten felbomlik szénmonoxidra és oxigénre. Az oxigén oxidáló hatású, ezt a huzal dezoxidáló ötvözésével (Si, Mn, Al, Ti) ellensúlyozzák. Elsősorban ötvözetlen acélok nagy tömegű hegesztésére használják az olcsósága miatt. Bertha

A CO2 hő hatására CO-ra és O2-re bomlik az ívben Fogyóelektródás, aktív védőgázas ívhegesztés A hegesztés kémiai folyamatai A CO2 hő hatására CO-ra és O2-re bomlik az ívben Bertha

Wolfrámelektródás, semleges védőgázas ívhegesztés Az ív a nem leolvadó wolfrám elektróda és a munkadarab között keletkezik A hegesztés hozaganyaggal és anélkül is végezhető Ha alkalmaznak hozaganyagot, ezt huzal formájában automatikusan adagolják A védőgáz többnyire argon (lehet hélium is), ezért hívják AWI hegesztésnek is gázfúvóka leolvadó elektróda gázfüggöny varrat fémfürdő Bertha

Wolfrámelektródás, semleges védőgázas ívhegesztés A hegesztés elve Bertha

Wolfrámelektródás, semleges védőgázas ívhegesztés A hegesztés eszközei Áramforrás Egyenáramú vagy váltakozó áramú áramforrást is használnak Az áramellátás mellett egyéb szabályzási funkciói is vannak (ívgyújtás, stabilizálás) Hegesztőpisztoly Az elektróda befogásának és a gáz hozzávezetésének funkcióját látja el, ezeken kívül az áram hozzávezetést és a vízhűtést biztosítja Bertha

Wolfrámelektródás, semleges védőgázas ívhegesztés A hegesztés végrehajtása egyenes polaritás fordított polaritás Az ívben keletkező hő eloszlása és az ionok, elektronok vándorlása egyenes és fordított polaritás esetén (• pozitív argon ion; ○ elektron) Egyenes polaritásnál a beolvadási mélység nagyobb Bertha

Wolfrámelektródás, semleges védőgázas ívhegesztés A hegesztés alkalmazása Színes- és könnyűfémek, erősen ötvözött acélok (szerszámok javító- és felrakó hegesztése, korrózióálló acélok) hegesztésére. Csövek körvarratának hegesztése, ötvözetlen és gyengén ötvözött acéloknál, gyökhegesztésre is. A legigényesebb varratok készítésére alkalmas ( atomerőművek, űrhajózás, haditechnika, …). Alkalmazási korlát: Kis leolvadási sebesség Magas szaktudást, gyakorlatot igényel Bertha

Gázhegesztés (lánghegesztés) A hegesztéshez szükséges hőt éghető gáz és oxigén keverékének elégetésével nyerik. Az éghető gáz leggyakrabban az acetilén (C2H2). A láng hőmérséklete kb. 3200 Co, ettől olvad meg a hozaganyag és a munkadarab. A hegesztőkészülék áll: - égőből (hegesztőpisztoly) - acetilén-, oxigénpalackból - palackszelepekből - tömlőkből Bertha

Gázhegesztés - A hegesztés elrendezése Bertha

Gázhegesztés - Hegesztőanyagok Hegesztőgáz Elsősorban acetilént használnak, palackban tárolva, acetonban oldva. Ritkábban földgázt, propánt, butánt – ezek hőteljesítménye kisebb. Oxigén: szintén palackban tárolják. Hegesztőpálca: a hegesztendő fém anyagának megfelelő. Folyósítószer ( a munkadarabok felületén levő fémoxidokat elsalakosítja): öntöttvas, színes- és könnyűfémek hegesztéséhez szükséges. Bertha

Hegesztőpisztoly Bertha

Reduktor Bertha

Dissous-palack Az acetilénes palackok színe citromsárga. Az acetilén 2 bar nyomás felett robbanásszerűen elbomlik. A palackozott acetilént acetonban nyeletik el, mellyel aztán egy porózus anyagot itatnak át. Így érik el, hogy ne keletkezzék a palackon belül, nagyobb méretű üreg, ugyanis 10 bar felett az acetonban elnyeletett acetilén is robban, ha egy diónál nagyobb összefüggő térfogatot tölt ki.  Bertha

Gázhegesztés - A hegesztés végrehajtása Balra hegesztés Jobbra hegesztés Bertha

Gázhegesztés - Lángtípusok Semleges láng: O2 : C2H2 = 1 : 1 ötvözetlen, alacsonyan ötvözött acélok, acélöntvények, Ni és ötvöz., vörösréz, bronz, Zn, Pb. Redukáló láng: C2H2 > O2 acetiléndús láng, öntöttvasak, nagy széntartalmú szerszámacélok, Al és ötvöz. Oxidáló láng: O2 > C2H2 sárgaréz (Cu-Zn) hegesztésére. Bertha

Ellenállás-ponthegesztés Ellenállás hegesztés: a kötés hő és erőhatás együttes alkalmazása által jön létre. Az elektromos áram hőhatása: átmeneti ellenállás+anyagellenállás. 0,05…6 mm vastag, általában átlapolt lemezek (acél, Al, Cu) hegesztésére rövid ideig tart (ms…s) nagy áramerősség (10…50kA) sajtolóerő (1,5…22 kN) lencse alakú pontvarrat Bertha

Az ellenállás-ponthegesztés vázlata felső elektróda (mozgó) munka- darabok pont- varrat transzformátor alsó elektróda (merev) Bertha

Hegesztési ciklus tes tö tus th tes: elősajtolás; tö: ömlesztés; tus: utánsajtolás; th: hegesztés ideje; F: erő; I: áramerősség Bertha

Ellenállás-vonalhegesztés A ponthegesztés folyamatossá tett változata, a kötés egymás mellé hegesztett pontok sorozatából jön létre. Az áramot erővel össze-szorított, forgó görgők vezetik a lemezekre. Egyedi pontvarratok és folyamatos varratok egyaránt készíthetők. Ponthegesztéssel is kombi-nálható (autó karosszéria gyártás). Bertha

Az ellenállás-vonalhegesztés vázlata Bertha

Lemezradiátor vonalhegesztése Bertha

Ellenállás-dudorhegesztés Ponthegesztésből származtatott eljárás. Az eljárásnál az erőhatást és az áramot az egyik vagy mindkét felületen kialakított természetes (egymásra merőleges tengelyű, kör keresztmetszetű anyagok) vagy mesterséges dudorok (sajtolással, forgácsolással kialakított) környezetére korlátozzák. felső elektróda (mozgó) munkadarabok transzformátor alsó elektróda (merev) varrat Bertha

Kör-, gyűrű- és vonaldudor Tipikus dudorkötések Bertha

Ellenállás-tompahegesztés Huzalok, csövek, rudak homlokfelület menti hegesztésére alkalmazzák, hozaganyag nélkül. A munkadarabok érintkezési helyén fellépő ellenálláshő által felhevített felületeket összesajtolják. Két fő változata van: Zömítő ellenállás- tompahegesztés Leolvasztó ellenállás-tompahegesztés Bertha

Az ellenállás-tompahegesztés elve Bertha

Zömítő ellenállás-tompahegesztés A hegesztendő felületeket összenyomják, majd áram átbocsátás által az érintkezési helyek gyorsan felhevülnek. A hegesztési hőmérséklet elérése után a két felet összesajtolják (a munkadarabok homlokfelületén képlékeny alakváltozás megy végbe), a fém egy része sorja formájában kinyomódik. Leolvasztó ellenállás-tompahegesztés A munkadarabok befogása után bekapcsolják az áramot, a munkadarabokat egymáshoz közelítik. A hegesztendő felületeket többször össze-érintik és széthúzzák, az érintkező pontokat a keletkező szikrák és ívek megolvasztják. A homlokfelületeken folyékony fémhártya képződik, majd a feleket összesajtolják. Bertha

Tompahegesztéssel készült kötések Bertha

Dörzshegesztés A kötéshez szükséges hőt az összekötendő felületek relatív elmozdulásakor keletkező súrlódás létesíti. Az érintkező felületek felmelegedése után a relatív mozgás megszűnik, és a munkadarabokat nagy nyomással összesajtolják. Hozaganyag nélküli kötés keletkezik. Bertha

A dörzshegesztés elve Bertha

Dörzshegesztéssel készült kötések Bertha

Ultrahangos hegesztés A kötés a felületek olvadáspontja alatt f = 4…60 kHz frekvenciájú ultrahang rezgések és szorító erő hatására alakul ki. Bertha

Példák ultrahangos kötéssel készült termékekre Bertha

Robbantásos hegesztés Sajtolóhegesztés, amelynél a kohéziós kötést robbanóelegy detonációja hozza létre. A borítólemez vastagsága 0,1….30 mm, nyúlása > 5 % legyen. Bertha

Robbantásos hegesztéssel kialakított kötések Alumínium - acél Titán - acél Bertha

Forrasztás Célja: mechanikus vagy elektromos kapcsolat létrehozása két vagy több alkatrész között. Csak a hozaganyagot olvasztjuk meg, amely a tervezett kötés helyén újból megdermedve adhéziós kapcsolatot hoz létre az összekötendő elemek között. Ehhez a felületeket megfelelően tisztítani kell. Fajtái: keményforrasztás: viszonylag nagyobb szilárdságú kötések; lágyforrasztás: viszonylag kis mechanikai szilárdságú, de biztonságos elektromos kapcsolatok létrehozása érdekében. Bertha

A lágyforrasztás anyagai eszközei és segédanyagai Bertha

A keményforrasztás eszközei, anyagai és segédanyagai A felületek tisztítására gyantát vagy forrasztózsírokat használunk, a forrasztást elektromos fűtésű forrasztópákával végezzük . A keményforrasztás eszközei, anyagai és segédanyagai Általában a gázhegesztés eszközeit használjuk, a forrasztópálca réz és ezüst alapanyagú (olvadáspontja 700-1100 oC). Az alkalmazott folyósító- és tisztítószer a bórax. Bertha

A forrasztás előnyös tulajdonságai: az alacsony forrasztási hőmérséklet, nem keletkeznek hő okozta feszültségcsúcsok, elhúzódások, repedések, jó a villamos vezetőképesség, jók a tömítési tulajdonságok, mivel a forraszanyag rugalmassági modulusa általában kisebb az alapanyagénál, ezért a kötés rugalmasabb. Hátrányos tulajdonságai: az aránylag kis terhelhetőség, a gondos előkészítés igénye, a forraszanyagok viszonylagos drágasága. Bertha

A forrasztott kötések méretezése A legkedvezőbb forrasztási varrat a nyíró igénybevételnek kitett átlapolt vagy hevederes kialakítás. A forrasztás húzó igénybevételre kevésbé alkalmas. A szilárdsági méretezést egyenletes nyírófeszültség eloszlás feltételezésével végezzük: Az egyszerűsített méretezés alapegyenlete: ahol: b: a lemez szélessége, l: az átlapolás hossza. A kötést az alapanyaggal egyenértékű teherviselésre méretezve: Bertha

az érintkező felületek teljes terjedelmében biztosítja a kötést, Ragasztott kötések Előnye: az érintkező felületek teljes terjedelmében biztosítja a kötést, elmaradnak a szegecsek számára készített lyukak, amelyek helyi feszültségcsúcsokat okozhatnak, nincs szükség az anyagok helyi felmelegítésére, amelyek hegesztésnél az anyag vetemedésével járó feszültségeket okozzák, a különböző fémek összekötésén kívül fémes-nemfémes kapcsolat is létesíthető. Bertha

Lemezek ragasztott kötése: kötés korcolással átlapolt kötés kötés tompa illesztéssel Bertha

Ragasztott csőkötések: Tokos kötés Kötés tágítással A ragasztóanyag felvitele előtt a ragasztandó felületeket tisztítani (zsírtalanítani) kell és csiszolással, homokszórással célszerű érdesíteni. Bertha

A ragasztott kötések kialakítási szempontjai: A ragasztott kötések szilárdsága csak részben függ a felhasznált ragasztó tulajdonságaitól. Nagymértékben befolyásolja azt a kötés helyes, vagy helytelen szerkezeti kialakítása is. Elsősorban nyíró igénybevételnek tehető ki, ezért terhelőerő irányú átlapolt vagy hevederes kötést célszerű kialakítani. Nagy hajlító igénybevétel hatására megindul a lefejtődés, a lemezszélek felválása és csökken a kötés szilárdsága. A lefejtődés veszélyét csavarkötéssel, szegecseléssel, ponthegesztéssel, a lemezszél aláhajtásával, vagy kettős lemezvég kialakítással lehet elhárítani. Bertha

Bertha