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



2

Előadás felépítése

• Nagyszilárdságú acélok alkalmazása

• Nagyszilárdságú acéltípusok

• Hegesztési kihívások

• Technológiai eszközök a kívánt kötéstulajdonságok biztosítására

• Hegesztési kísérletek a vonalenergia optimális tartományának vizsgálatára

• Következtetések



3

Fajlagosan nagyobb anyagköltség

Alapanyag Hozaganyag

Tervezési kihívások Hegesztési kihívások

Nagyszilárdságú acélok alkalmazása

Szelvényméretek csökkentéseSúlycsökkentésÜzemanyag megtakarítás

Gazdasági szempont Környezetvédelmi szempont



4

Nagyszilárdságú acélok alkalmazása



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 %



6

Nagyszilárdságú acéltípusok

Vizsgálat tárgya: S960Q



7

Hegesztési kihívások

HHÖ felkeményedése és kilágyulása

Pozíció [mm]

Aa Hhö

V



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



9

Technológiai követelmények

• Előmelegítés alkalmazása

• Szabályozott vonalenergia

• t8,5/5 tartomány betartása

• 6-10 s (5-15 s)



10

Hegesztési munkaterület



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)



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%



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:



14

Hegesztési kísérletek - Makrofelvétel

I. hegesztési próba II. hegesztési próba



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



16

Hegesztési kísérlet - Keménységvizsgálat

• Koronaoldal



17

Hegesztési kísérletek - Keménységvizsgálat

• Gyökoldal



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.



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



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.

Documents

XXVI. Hegesztési konferencia