Download - XXVI. Hegesztési konferencia
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
1
XXVI. Hegesztési konferenciaXXVI. Hegesztési konferencia
A vonalenergia optimális tartománya nemesített nagyszilárdságú acélok hegesztésekor
Gáspár Marcell GyulaPhD hallgató
Dr. Balogh Andrásegyetemi docens
Miskolci Egyetem
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
2
Előadás felépítése
• Nagyszilárdságú acélok alkalmazása
• Nagyszilárdságú acéltípusok
• Hegesztési kihívások
• Technológiai eszközök a kívánt kötéstulajdonságok biztosítására
• Hegesztési kísérletek a vonalenergia optimális tartományának vizsgálatára
• Következtetések
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
3
Fajlagosan nagyobb anyagköltség
Alapanyag Hozaganyag
Tervezési kihívások Hegesztési kihívások
Nagyszilárdságú acélok alkalmazása
Szelvényméretek csökkentéseSúlycsökkentésÜzemanyag megtakarítás
Gazdasági szempont Környezetvédelmi szempont
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
4
Nagyszilárdságú acélok alkalmazása
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
5
Nagyszilárdságú acéltípusok
Ultimate Tensile Strength, R m in MPa
20 000 40 000 Rmx A = 60 000
Elo
ng
atio
n,
A i
n %
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
6
Nagyszilárdságú acéltípusok
Vizsgálat tárgya: S960Q
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
7
Hegesztési kihívások
HHÖ felkeményedése és kilágyulása
Pozíció [mm]
Aa Hhö
V
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
8
Hegesztési kihívások
• Hidrogén okozta repedéseks > 30 mm felett hidrogéncsökkentő hőkezelés
• Edződési repedések•Karbonegyenérték (IIW):
•S960Q esetén: 0,55 < CEV [%] <0,65
6 5 15
Mn Cr Mo V Cu NiCEV C
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
9
Technológiai követelmények
• Előmelegítés alkalmazása
• Szabályozott vonalenergia
• t8,5/5 tartomány betartása
• 6-10 s (5-15 s)
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
10
Hegesztési munkaterület
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
11
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)
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
12
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
WELDOX 960
C Si Mn P S Cr Ni
0,17% 0,22% 1,26% 0,009% 0,001% 0,20% 0,05%
Mo V Ti Cu Al Nb B N
0,594% 0,045% 0,003% 0,01% 0,053% 0,014% 0,002% 0,003%
Union X96 C Si Mn P S Cr
0,11% 0,76% 1,90% 0,01% 0,009% 0,35%
Mo Ni V Cu Ti Zr Al
0,57% 2,23% 0,004% 0,002% 0,057% 0,001% 0,002%
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
13
Hegesztési kísérletek - paraméterek
SorTelő/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 5,52. 150 41 8,4 247 24,6 700 6
3-9. 150 55 9 285 27,8 700 5
SorTelő/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 5,52. 150 41 8,4 247 24,6 700 6
3-7. 150 38 9 289 27,7 1000 10
I. hegesztési próba:
II. hegesztési próba:
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
14
Hegesztési kísérletek - Makrofelvétel
I. hegesztési próba II. hegesztési próba
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
15
Hegesztési kísérletek - Szakítóvizsgálat
Rp0,2 [MPa] Rm [MPa]
WELDOX 960 1007 1045
UNION X96 930 980
1. hegesztési próba - 1030
2. hegesztési próba - 977
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
16
Hegesztési kísérlet - Keménységvizsgálat
• Koronaoldal
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
17
Hegesztési kísérletek - Keménységvizsgálat
• Gyökoldal
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
18
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.
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
19
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
Budapest, 2012. május 11.26. Hegesztési Konferencia
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék
20
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.