XXVI. Hegesztési konferencia A vonalenergia optimális tartománya nemesített nagyszilárdságú acélok hegesztésekor Gáspár Marcell Gyula PhD hallgató Dr. Balogh András egyetemi docens Miskolci Egyetem

Előadás felépítése Nagyszilárdságú acélok alkalmazása Nagyszilárdságú acéltípusok Hegesztési kihívások Technológiai eszközök a kívánt kötéstulajdonságok biztosítására Hegesztési kísérletek a vonalenergia optimális tartományának vizsgálatára Következtetések

Nagyszilárdságú acélok alkalmazása Szelvényméretek csökkentése Súlycsökkentés Üzemanyag megtakarítás Gazdasági szempont Környezetvédelmi szempont Fajlagosan nagyobb anyagköltség Alapanyag Hozaganyag Tervezési kihívások Hegesztési kihívások

Nagyszilárdságú acélok alkalmazása

Nagyszilárdságú acéltípusok

Nagyszilárdságú acéltípusok Vizsgálat tárgya: S960Q

Hegesztési kihívások HHÖ felkeményedése és kilágyulása Keménység [HV] Aa Pozíció [mm]

Hegesztési kihívások Hidrogén okozta repedések Edződési repedések s > 30 mm felett hidrogéncsökkentő hőkezelés Edződési repedések Karbonegyenérték (IIW): S960Q esetén: 0,55 < CEV [%] <0,65

Technológiai követelmények Előmelegítés alkalmazása Szabályozott vonalenergia t8,5/5 tartomány betartása 6-10 s (5-15 s)

Hegesztési munkaterület

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)

Hegesztési kísérletek Alapanyag: WELDOX960 (S960QL), s=15 mm Hozaganyag: Union X96 (G895MMn4Ni2,5CrMo), d=1,2 mm Védőgáz: Corgon 18 (M21) Eljárás: VFI 135, PA pozíció, egyoldali „V” varrat

Hegesztési kísérletek - paraméterek I. hegesztési próba: Sor Telő/Trétegközi [°C] Sebesség [cm/min] Huzalelőtolás [m/min] Áram [A] Feszültség [V] Ev [J/mm] t8/5 [s] Gyök 190 18 3,2 117 18,5 600 5,5 2. 150 41 8,4 247 24,6 700 6 3-9. 55 9 285 27,8 5 II. hegesztési próba: Sor Telő/Trétegközi [°C] Sebesség [cm/min] Huzalelőtolás [m/min] Áram [A] Feszültség [V] Ev [J/mm] t8/5 [s] Gyök 190 18 3,2 117 18,5 600 5,5 2. 150 41 8,4 247 24,6 700 6 3-7. 38 9 289 27,7 1000 10

Hegesztési kísérletek - Makrofelvétel I. hegesztési próba II. hegesztési próba

Hegesztési kísérletek - Szakítóvizsgálat   Rp0,2 [MPa] Rm [MPa] WELDOX 960 1007 1045 UNION X96 930 980 1. hegesztési próba - 1030 2. hegesztési próba 977

Hegesztési kísérlet - Keménységvizsgálat Koronaoldal

Hegesztési kísérletek - Keménységvizsgálat Gyökoldal

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.

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 Zrt- ben, 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

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.