Bevonatolt lemezek ellenállás-ponthegeszthetősége Dr. Frigyik Gábor, Prém László, Dr. Török Imre Miskolci Egyetem, Gépészmérnöki és Informatikai Kar, Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet Miskolc, 2014. november 19.

Acélok hegeszthetősége ISO/TR-581:2005 (MSZ4305) Az acél alkalmassága adott alkalmazásra, meghatározott hegesztő eljárással megfelelő hegesztő anyaggal hegesztési munkarenddel olyan szerkezet készítése, amelyben a fémes kötések helyi tulajdonságai és a hegesztett szerkezetre kifejtett hatásokkal együtt eleget tesznek a megkívánt követelményeknek.

Acélok hegeszthetősége Komplex fogalom: mivel Szerkezet Hegesztés biztonsága Hegesztés lehetősége Hegeszthetőség Anyag Tech-nológia Hegesztési alkalmasság

Acélok hegeszthetősége Hegeszthetőség tényezői Acél tulajdonságát meghatározza Gyártás, öntés technológiája csillapítás módja szennyezők csökkentése Vegyi összetétel konkrét ötvöző tartalom repedés érzékenység korrózióállóság mikroötvözés, szemcseméret csökkentés Hő- és mechanikai kezelés hengerelt normalizált nemesített termomechanikusan kezelt Röviden összefoglalnám az előadásomat, miről is lesz szó a következőkben

Acélok hegeszthetősége Az acélok alkalmazási körülményei Acél alkalmazhatóságát meghatározza Szerkezet geometriája mértékadó vastagság helyi feszültségek nagysága szerkezeti elem alakja hegesztett kötés kialakításának módja Szerkezet üzemi körülményei igénybevétel nagysága, sebessége mértékadó hőmérséklet környezet hatása (korrózió)

Acélok hegeszthetősége Hegesztéstechnológia - hegeszthetőség kapcsolata Hegesztési eljárás szempontjából lényeges fajlagos hőbevitel nagysága hegesztett kötés létesítésére való alkalmasság Hegesztő anyag szempontjából fontos diffúzióképes hidrogéntartalom Hegesztési munkarend elemei hegesztés paraméterei hőmérséklet előmelegítés hőkezelés rétegek közötti hőmérséklet

Acélok hegeszthetősége Hegeszthetőség követelményei Definícióból következnek a követelmények Kötés helyi tulajdonságaira repedésmentesség szilárdság alakíthatóság zárványosság mértéke fémtani szerkezet A kötés egész szerkezetre gyakorolt hatása rideg töréssel szembeni ellenállóság korrózióval szembeni ellenállóság

Bevonatolt acélok ellenállás -ponthegeszthetősége Problémák Instabil a heg. folyamat Rövid az elektród élettartama Bevonat inhomogenitás/vastagság Optimális heg. pont és HAZ kialakításához áttekinteni: alapanyagokat bevonat tipusokat elektród tipusokat szorító erő szerepét

Bevonatolt lemezek Anyagminőségek MSZ EN 10327:2004 (MSZ EN 10142) kis karbontartalmú acél hidegalakítására MSZ EN 10326:2004 (MSZ EN 10147) szerkezeti acél

Bevonatolás technológiája Bevonatolt lemezek Bevonatolás technológiája 1. Elektrolízis Elektrolit típusok cianidos (ZnO, NaCN, NaOH) cianid mentes (ZnO, NaOH) enyhén savas (ZnC2, NH4Cl) enyhén savas ammónia mentes (ZnCl2, KCl, H3BO3) Egyenletes, tömör Réteg: Zn-Co; Zn-Fe; Zn-Ni Réteg vastagság: 20-100 m

Bevonatolás technológiája Bevonatolt lemezek Bevonatolás technológiája Bevonat Keménység, HV Nyúlás, % Ötvöző, Zn-Co (savas) 190-220 1,0-1,4 0,4-1,0 Zn-Fe (lúgos) 100-130 1 0,3-0,7 Zn-Ni (savas) 425-435 < 1 11-13 Zn-Ni (lúgos) 200-250 6-8 Nincs átmeneti réteg, sérülékeny Rosszabb a tapadás mint a tűzi horganyzotté Felület esztétikusabb

Bevonatolás technológiája Bevonatolt lemezek Bevonatolás technológiája 2. Tűzi mártó horganyzás (1984-től fejlődik) A kéreg kialakulása a vas – cink állapotábra T = 450°C-on Hőmérséklet, °C Fe Zn

Horganyzott réteg szerkezete és keménysége Bevonatolt lemezek Horganyzott réteg szerkezete és keménysége 2. Tűzi mártó horganyzás (1984-től fejlődik) A kéreg szerkezet és keménysége

Tűzi horganyzó technológiák Bevonatolt lemezek Tűzi horganyzó technológiák Eljárás Bevezetés éve Fémfürdő összetétele Bevonat vastagsága, mikron SENDZIMIR 1984 Zn + 0,2% Al 7-45 GALFAN Zn + 5% Al 7-20 GALVALUME 1988 Zn+55 % Al + 1,6% Si 13-25 Monogal Zn 7-15 Galvannealed 1986 Zn + (7-11) % Fe

Bevonatolás technológiája Bevonatolt lemezek Bevonatolás technológiája SENDZIMIR eljárás Hidegen alakított acéllemez bevonatolása Fémfürdő: Zn + 0,2 % Al Technológia Görgősoron átvezetik a lemezt Kémiailag tisztítják Újrakristályosítják T = 450 °C-on Zn fürdőn áthúzzák Bevonat 7-45 mikron Vastagság beállítása kétoldali légfúvókkal Utókezelés kromátozás foszfátozás Teljesítmény 350-380 m/perc Határfelületen: FeAl5-xZnx Jól tapad

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Elektródok Az áram és a nyomóerő koncentrálását és közvetítését látják el Követelmények ne szennyeződjön a bevonattal legyen jó villamos- és hővezető legyen szilárd és kopásálló mechanikai tulajdonsága kismértékben változzon Ezek egymással ellentmondóak  kompromisszum Elektród anyagok bronzok réz alapú diszperziós kompozitok Bevonatolt lemezekhez: régebbenCu-Zn, Cu-Cd-Zn újabban Cu-Al2O3 kompozit (porkohászat) Cu-W nagy terhelésre W<50% W vagy Mo elektródcsúcsok Cd, Ce, Ni, Be Co tartalmúak

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Sajtolóerő szerepe Hatására a lemezek képlékenyen alakváltoznak Minőségi kötés létrehozásakor számolni kell: csökkenti felületi érdességet mérséklődik az átmeneti ellenállás javul az áramátadás feltétele befolyásolja az elektródok élettartamát befolyásolja az érintkező felületek szennyezettségét üregképződés t csökkenti védelmet tart fenn a levegővel szemben

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Hegpont és az opt. HAZ kialakításához: Iheg theg Fe Vizsgálni dp változását (2-2 paraméter = konstans) Tapasztalatok theg növelésével dp lineárisan nő, de 20 %-kal kisebb mértékben Fe növelésével dp lineárisan csökken de 20 %-kal kisebb mértékben Iheg növelésekor csökken a hegpontra gyakorolt hatása (Zn kinyomódik a felületek közül, gyűrűt alkot, megszűnik az Iheg hatása a hegpont formálódására)

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Hegesztési kísérletek Vizsgált anyagok: DX51D+Z; Berendezés típusa: TECHNA 8007. A ponthegesztés munkadiagramja t0=30 per; t2=15 per; t4=20 per Fe=2,5 ; 3; 3,5; kN I1= (0,05 ; 0,1; 0,2; 0,7; 1) I3 I3= 6 - 17 kA t1= t3= 3; 5; 8; 10; 15 per Elektród: Cu-Al2O3 R = sík; 50; 15 mm

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Hegesztő berendezés TECNA 8007 típusú, állványos, pont- és dudor hegesztőgép

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Hegesztő berendezés TECNA 8007 típusú, állványos, pont- és dudor hegesztőgép Helyhez kötött programozható Egyfázisú, impulzus hegesztésre is alkalmas Névleges teljesítmény: 300 kVA Fel = 2-5 kN Idő = 0-99 periódus között állítható Áramintervallum 0-20 kA A gép kiegészítője TE – 550 típusú programozható vezérlőegység 3 üzemmódban üzemeltethető Hagyományos Állandó áramú Állandó energiájú

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Kísérleti eredmények

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Kísérleti eredmények Nagyítás: 50×; marószer: nitál

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Kísérleti eredmények

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Kísérleti eredmények

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége Kísérleti eredmények Hegesztési munkatartomány Anyag minőség: DX51D+Z; s=1 mm

Bevonatolt acélok ellenállás - ponthegeszthetősége A kutatómunka folytatása Hallgatók bevonása a kutatómunkába. További kísérletekkel a hegeszthetőségi nomogram meghatározása dpont - Iheg - Fe - theg 2,5 3 3,5

Köszönetnyilvánítás „Az előadásban ismertetett kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 projekt eredményeire alapozva a TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV-2012-0029 jelű projekt részeként – az Új Széchenyi Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.”

Köszönöm a figyelmet!