VASÚTI KOCSI Y25 FORGÓVÁZ

RUGÓFÜGGESZTŐ CSAPSZEGÉNEK

HEGESZTÉSE

Gál Alexandra

3530, Miskolc

Mártirok utcája 1. 2/2.

2018

Miskolci Egyetem

1

TARTALOMJEGYZÉK

Bevezetés ................................................................................................................... 3

1. A TS Hungaria Kft bemutatása ............................................................................. 4

2. Vasúti járművek szerkezete ................................................................................... 5

2.1. Forgóváz ......................................................................................................... 5

2.2. Y25 típusú forgóváz ....................................................................................... 7

3. Anyagválasztás csapszeghez ................................................................................. 9

3.1. Nemesítés ..................................................................................................... 10

3.1.1. Csapszeg nemesíthető acél anyagminőségei ......................................... 12

3.2. Betétedzés ..................................................................................................... 13

3.2.1. Csapszeg betétben edzhető anyagminőségei ......................................... 16

3.3. Csapszeg anyagminőségeinek összehasonlítása ........................................... 17

4. Anyagválasztás rugókalaphoz ............................................................................. 19

4.1. Acélöntvények .............................................................................................. 19

4.2. Rugókalap anyagminősége ........................................................................... 20

4.3. Acélöntvények összehasonlítása .................................................................. 21

5. Hegesztőeljárás kiválasztása ............................................................................... 22

5.1. Védőgázas fogyóelektródás ívhegesztés ...................................................... 22

5.1.1. Az eljárás előnyei és korlátai ................................................................. 23

5.1.2. Huzalelektróda ....................................................................................... 24

5.1.3. Áramforrás ............................................................................................. 25

5.1.4. Védőgázok ............................................................................................. 25

5.2. Bevontelektródás kézi ívhegesztés ............................................................... 26

5.2.1. Az eljárás levegő elleni védelme ........................................................... 26

5.2.2. Az eljárás előnyi és korlátai .................................................................. 27

5.2.3. Bevonatos elektródák ............................................................................ 27

5.3. Az optimális hegesztőeljárás kiválasztása .................................................... 28

6. Hegesztési kísérletek megtervezése .................................................................... 30

6.1. Nemesítéssel növelt szilárdságú szerkezeti acélok hegeszthetősége ........... 30

6.2. Acélöntvények hegeszthetősége ................................................................... 31

2

6.3. Hozaganyag választás ................................................................................... 32

6.4. Védőgáz ........................................................................................................ 34

6.5. Hegesztési próbák elkészítése ...................................................................... 34

7. Elkészített kötések vizsgálata .............................................................................. 39

7.1. Szemrevételezés vizsgálat ........................................................................ 39

7.2. Felületi repedésvizsgálat........................................................................... 40

7.3. Makrovizsgálat ............................................................................................. 42

7.4. Keménységvizsgálat ..................................................................................... 43

8. Összehasonlító költségelemzés ........................................................................... 46

8.1. Hegesztéstechnológiai normaképzés ............................................................ 46

8.1.1. Varratkeresztmetszet és varrattömeg meghatározása ............................ 47

8.1.2. Munkanorma meghatározása ................................................................. 48

8.1.3. Anyagnormaalap meghatározása ........................................................... 49

8.2. Költségelemek meghatározása ..................................................................... 51

8.2.1. Bérköltségek .......................................................................................... 51

8.2.2. Hegesztőanyag költségek ...................................................................... 52

8.2.3. Hegesztőgép költségek .......................................................................... 54

8.2.4. Energia költség ...................................................................................... 56

8.3. A leggazdaságosabb hegesztő eljárás kiválasztása ...................................... 58

Összegzés ................................................................................................................ 60

Summary .................................................................................................................. 62

Irodalomjegyzék ...................................................................................................... 64

Mellékletek .............................................................................................................. 66

3

BEVEZETÉS

Diplomamunkám témájául a miskolci székhelyű TS Hungaria Járműjavító Kft által

tervezett és gyártott Sgnss sorozatú konténer- és csereszekrény-szállító vasúti teherkocsi

egyik hegesztett eleme szolgált. A szóban forgó elem a teherkocsi Y25 típusú

forgóvázának rugófüggesztő csapszege, de hogy mi is ez pontosan, a dolgozatom elején

szeretném bemutatni, kezdve a vasúti kerékpárok felépítésének magyarázatával.

Mivel a fő feladatom a rugókalap és a hozzá kapcsolódó csapszeg hegesztésének

vizsgálata, először a lehetséges anyagminőségekkel kapcsolatban végeztem

irodalomkutatást. Figyelembe véve a vonat szerkezetét érő statikus és dinamikai

igénybevételeket, olyan acélminőségeket kell választani, amelyek feltételezhetően ellen

tudnak állni ezeknek a hatásoknak. Csapszeg anyagának olyan gyengén ötvözött acélok

lettek választva, amelyek hőkezeléssel tehetők szívósabbá, szilárdabbá és kopásállóvá.

A rugókalap ezzel ellentétben acélöntvényből készült.

Dolgozatomban bemutatom a szóba jöhető hegesztőeljárásokat, majd kiválasztva két

huzalelektródát és egy bevont elektródát, előzetes hegesztési utasításokat dolgozok ki.

Ezek alapján kötések is készültek, melyeket roncsolásos és roncsolásmentes

vizsgálatoknak vetettem alá, végső soron pedig költségelemzés szerint is összevetettem

a hegesztéstechnológiai eljárásokat.

4

1. A TS HUNGARIA KFT BEMUTATÁSA

A társaság története egészen 1859-ig vezethető vissza, ugyanis telephelyükön már

ekkor gőzmozdonyok, vasúti kocsik és egyéb vasúti járművek javítási munkálatait

végezte a Miskolci Vasútjavító Főműhely, amely 1992-től alakult MÁV tulajdonú

vállalattá, 2010-től pedig a bécsi székhelyű ÖBB Technische Services GmbH tulajdona

lett.

A cég fő tevékenységi köre elsősorban a két- és többtengelyes vasúti teherkocsik

javítására, korszerűsítésére valamint vasúti fődarabok (kerékpár, ütköző- és

vonókészülékek, fékrudazat állító berendezések, stb.) karbantartására terjed ki. A

vállalat szinte minden európai forgalomban lévő vasúti teherkocsi fővizsga szintű

javítására alkalmas. Emellett saját tervek alapján gyártott új vagonokkal is megjelentek

már a hazai és nemzetközi piacokon. Ilyenek például az Rnoos-uz sorozatú rönkszállító

kocsik, az Sgnss sorozatú konténer- és csereszekrény-szállító kocsik és a legutóbbi

fejlesztésük az Eanos sorozatú nyitott, négytengelyes, magas oldalfalú teherkocsik,

amellyel először szerezték meg a vasúti teherkocsik között az európai normáknak

megfelelő TSI minősítést. Megrendelőik közé tartozik a Rail Cargo Hungaria Zrt.,

GATX Austria GmbH., TVK Nyrt., valamint a MOL Nyrt.

A nagyméretű teherkocsik gyártására és javítására a nyolcvágányos, daruval és

emelőrendszerekkel ellátott fő javítócsarnok szolgál helyszínül. A főcsarnok

munkálatait különféle kisebb javítócsarnokok és alkatrészgyártó egységek segítik,

amelyek forgácsoló, daraboló, hidegalakító, lángvágó és hegesztő berendezésekkel

felszereltek.

A Társaság technológiai korszerűsítésre fordított beruházásokkal igyekszik növelni

a versenyképességét. 2013-ban létrehozták Közép-Európa legkorszerűbb vasúti

kerékpár javító és gyártó műhelyét, amely technikai felszereltsége és gépparkja révén

alkalmas vasúti kerékpárok javítása mellett kovácsolt nyersdarabok és félkész termékek

felhasználásával történő kerékpárgyártásra is.

5

2. VASÚTI JÁRMŰVEK SZERKEZETE

A vasúti jármű két fő szerkezeti részből áll, a járműszerkezetből és a gépészeti

berendezésekből. Az utóbbi csoportba tartoznak a fő- és segédüzemi gépek,

fékműködtető szerkezet, vonatfűtés, világítás. A járműszerkezeti rész feladata pedig a

jármű tömegéből, a vonó- és fékerő közvetítéséből és a különböző menetellenállásokból

származó statikus és dinamikus hatások felvétele és a következő fő elemeit

különböztetjük meg:

- Futómű (kerékpár)

- Tengelyhajtómű (a kerékpárokra történő hajtónyomaték működtetése)

- Hordmű

- Alváz (a szekrény alsó tartókerete)

- Szekrény

A továbbiakban számunkra fontos részegység a hordmű, amely a kerékpár és az

alváz között beépített szerkezeti elemek összességét foglalja magába. Feladata a fellépő

összes függőleges, vízszintes és keresztirányú erőhatás felvétele és közvetítése,

valamint a rugózás, lengéscsillapítás és felfüggesztés megvalósítása.

Szerkezeti egységei a következők:

- a kerékpárok csapágyazása

- a csapágyak megvezetése

- a csapágyak és a keret közötti rugókat, melynek neve csapágy- vagy primer

rugózás

- a rugókhoz kapcsolódó lengéscsillapító

- a rugófelfüggesztések.

Két fajtáját különböztetjük meg: az egyszerű hordművet, amelyet kéttengelyes

járműveknél alkalmazzák, és a forgóvázat többtengelyes járművek alkalmazásánál.

2.1. Forgóváz

A forgóváz egy kis tengelytávú kéttengelyes járműnek képzelhető el, amely ebből

eredően jól beáll kisebb sugarú pályán is. A vasúti pálya teherbírása korlátot szab a

jármű függőleges tengelyterhelhetőség mértékének, ezért nagyobb terhelésre csak a

6

kerékpárok számának növelésével lehet építeni járművet. A többtengelyes, forgóváz

nélküli járműveknek viszont problémát jelenthet a kisívben való haladás, tehát a nagy

tengelytáv miatt fellépő befeszülés, az úgynevezett ékelt futás elkerülésére feltétlenül

szükséges a két forgóvázas megoldás alkalmazása (1. ábra).

1. ábra: A forgóvázak elhelyezkedése a pályához és a járműtesthez képest ívben

futáskor, valamint a kocsi oldalnézeti rajza [2]

Hogy biztonságosabb közlekedést biztosítson a rosszabb minőségű pályákon is, a

forgóváznak a következő feladatokat kell még ellátnia:

- kövesse a pálya egyenetlenségeit és az ebből származó dinamikus hatásokat

kellő rugózással és lengéscsillapítással csökkentve adja át a szekrénynek

- a vonó- és fékezőerőket elviselje

- a kerékpárt stabilan és szabatosan vezesse

- a dinamikus kerékterhelés-változások ne legyenek veszélyes mértékűek.

Egy jellegzetes forgóváz szerkezete a 2. ábrán látható.

2. ábra: Vasúti forgóváz [2]

7

2.2. Y25 típusú forgóváz

Ezt a teherkocsiknál alkalmazott forgóvázat az 1950-es évek végén kezdték el

fejleszteni Franciaországban. 160 km/h sebességig használható és tengelyei 20 tonnás

terhelést is elbírnak. Kettős féktuskóval és automatikus raksúlyváltóval felszerelt,

utóbbinak a feladata a fékerő beállítása a kocsi rakott vagy üres állapotától függően. Ez

azt jelenti, hogy rakott kocsinál nagyobb erővel kell a féktuskókkal a kereket szorítani,

míg üres kocsi esetén a túl nagy féktuskó-erő a kerék megcsúszását okozhatja. Az Y25

forgóváz jellegrajzát a 3. ábra mutatja.

3. ábra: Y25 típusú teherkocsi forgóváza [2]

A forgóvázkeret hossztartóinak alsó övlemezére hegesztik fel az acélöntvényből

készült csapágyvezetéket, amely különleges kialakításának köszönhetően lehetővé teszi

az önműködő raksúlyváltó mérlegszelep és a súrlódásos lengéscsillapító elhelyezését,

és megtámasztja a hordrugókat. A csapágytok két oldalán elhelyezkedő duplex (kettős)

csavarrugók biztosítják a forgóváz rugózását, lehetővé téve a progresszív

karakterisztikájú rugózást, amelynek futásbiztonság szempontjából van nagy

jelentősége. Ez úgy valósul meg, hogy üres kocsi esetén a belső rugók terheletlenek,

terhelt kocsi esetén pedig mind a külső, mind a belső rugó működik. A rugózás vázlatos

ábrázolását a 4. ábra mutatja be.

4. ábra: Csapágyvezeték, beépített lengéscsillapítóval és rugókkal [3]

8

A 2. ábrán látható szekunder rugózás ennél a típusnál nincs jelen, a

lengéscsillapítását a csapágyvezetékek belső oldalán elhelyezett súrlódásos

lengéscsillapítók végzik. A lengéscsillapító vezetőcsapja az 5. ábrán látható módon,

ferdén elhelyezett láncszemekre van felfüggesztve. A ferde felfüggesztésből adódó

vízszintes erőkomponens a lengéscsillapító súrlódó lapját a csapágytok

vezetőfelületének nyomja, létrehozva a függőleges csillapítóerőt. A láncszemek hosszát

és kidőlési szögét úgy választják meg, hogy a kocsi futásbiztonsága kielégítő legyen.

Projektfeladatomban az 5. ábrán feltüntetett csapszeg és rugókalap lehetséges

anyagminőségeit fogom ismertetni.

5. ábra: Ferdeláncszemes felfüggesztés [4]

9

3. ANYAGVÁLASZTÁS CSAPSZEGHEZ

A forgóvázak építéséhez használt acéloknak nagy fárasztó-igénybevételeket és

időjárásból adódó hőmérséklet-különbségeket kell elviselniük üzem közben. Mindezek

mellett anyagválasztás szempontjából fontos még a jó hegeszthetőség és a gazdaságos

beszerzési lehetőség.

Ebből kifolyólag a rugókalap és a hozzá hegesztett csapszeggel szemben is rendkívül

összetett elvárások alakultak ki. Az őket érő dinamikus hatások és ismétlődő

igénybevételek elviseléséhez első sorban szívósnak kell lenniük. Szívósságfokozó

hőkezelésre több módszer is létezik, a cél mindig a finomszemcsés szövetszerkezet.

Csapszegek esetén alkalmazhatunk ötvözetlen vagy ötvözött szerkezeti acélokat. Kis

karbontartalmú (C<0,25%), ötvözetlen acélok esetében megfelelő hőkezelési eljárás

lehet a normalizálás, ötvözött acélok esetében pedig a nemesítés, amellyel nagyobb

szilárdági értékek érhetők el, mint ahogy azt a 6. ábra is szemlélteti. Ha pedig a szívós

mag mellett a felület kopásállósága is szempont, betétedzést kell alkalmazni.

6. ábra: Szilárdságnövelő eljárások az átmenti hőmérséklet és folyáshatár

függvényében [5]

10

3.1. Nemesítés

Nemesíthető acélok lehetnek ötvözetlenek, gyengén vagy közepesen ötvözöttek. A

nemesítés egy összetett hőkezelési folyamat, amelynek első lépésében edzéssel

martenzitet és maradék ausztenitet hozunk létre, amely aztán megeresztés során

szferoiditté bomlik. Elvi hőmérséklet-idő diagramja a 7. ábrán látható.

7. ábra: Megeresztési elridegedésre nem hajlamos acél nemesítésének elvi

hőmérséklet-idő diagramja [6]

Ha az alkatrésznek kicsi az átmérője, elegendő lehet ötvözetlen acélt alkalmazni,

mert az még teljes keresztmetszetben át tud edződni. Viszont 15 mm-nél nagyobb

keresztmetszet esetén már figyelembe kell venni, hogy az alkatrész magja esetleg nem

edződik át, mert a hővezető képességük korlátozottsága miatt a belső részeikben a

legerélyesebb hűtéssel sem érhető el a kritikus hűlési sebesség. Ezt a problémát ötvözők

adagolásával lehet kiküszöbölni, ugyanis az ötvözés mértékével nő az átedzhetőség. Kis

mélységig edződő acélok mangán ötvözésűek, ezeknek közepesen szívós a magjuk

megeresztés után. Ha fokozott szívósság a cél, krómmal, molibdénnel, nikkellel ötvözött

acélt kell alkalmazni [7][8].

Az edzés ausztenitesítésből és edző hatású hűtésből áll. Ausztenitesítés során az a

cél, hogy minél finomabb szemcseméretű és minél homogénebb szövetszerkezetet

hozzunk létre, ugyanis ebből tud kialakulni később a finom szerkezetű és egyben

legnagyobb keménységű martenzit. Azonban az ausztenit akkor lesz a leghomogénebb,

ha nagy az izzítási hőmérséklete, ezzel viszont durvul a szemcseszerkezete. Tehát az

ausztenitesítés paramétereit úgy kell meghatározni, hogy edzés után a lehető

legkedvezőbb szerkezet jöjjön létre, melyből megeresztés során a számunkra kívánt

szilárdság és ütőmunka értéke érhető el [9].

11

Edzés során a minél nagyobb hűtési sebességet szeretnénk alkalmazni, de nem

szabad figyelmen kívül hagyni azt sem, hogy a sebesség növelésével fennáll a

repedésveszély is. Anyagminőségtől függően alkalmazhatunk olaj, víz, polimer

hűtőközeget.

Megeresztéskor minél nagyobb a hőmérséklet és minél hosszabb a hőntartási idő, a

bomlási folyamat annál tökéletesebben megy végbe, tehát csökkenni fog az acél edzés

során megszerzett keménysége és szilárdsága, az ütőmunkája és az alakíthatósága pedig

nőni fog. Így az edzés hatása teljesen megszüntethető. A mangán, króm, mangán-króm

és króm-nikkel ötvözésű acéloknál megeresztési elridegedés léphet fel 450 és 600°C

között történő megeresztéskor, de előfordulhat a jelenség 600°C feletti megeresztés után

lassú hűtéskor is. Ezekben az esetekben az ütőmunka jelentősen lecsökken, az

ütőmunka-hőmérséklet diagramja pedig a nagyobb hőmérséklet irányába tolódik. Tehát

az erre hajlamos acélokat legfeljebb 400°C-on vagy 600°C felett kell megereszteni, de

az utóbbi esetben olajban vagy vízben kell lehűteni, hogy szívós legyen. A 300°C-os

megeresztést is kerülni kell, mivel itt is található egy elridegedési tartomány. A kétféle

megeresztési elridegedést a 8. ábra szemlélteti. Másik megoldás az elridegedés ellen, ha

kis mennyiségű (maximum 0,5%) molibdént adnak az ötvözethez [7].

8. ábra: Elridegedési tartományok és a hűtési sebességek hatása [7]

12

3.1.1. Csapszeg nemesíthető acél anyagminőségei

Nemesíthető acélok közül a TS Hungaria Kft. által használt ötvözetlen C35

anyagminőséget és a króm-molibdénnel ötvözött 25CrMo4 és 42CrMo4

anyagminőségeket hasonlítom össze az MSZ EN 10083 szerint. Összetételüket az 1.

táblázat, mechanikai tulajdonságaikat pedig a 2. táblázat tartalmazza.

Acél jele C % Si % Mn % P % S % Cr % Mo %

C35 0,32-0,39 0,4 0,5-0,8 max

0,035

max

0,035 - -

25CrMo4 0,22-0,29 0,4 0,6-0,9 max

0,035

max

0,035 0,9-1,2 0,15-0,3

42CrMo4 0,38-0,45 0,4 0,6-0,9 max

0,035

max

0,035 0,9-1,2 0,15-0,3

1. táblázat: Csapszegnek használt nemesíthető acélok kémiai összetétele

tömegszázalékban [10]

Acél jele Szakítószilárdság,

Rm , N/mm2

Folyáshatár,

ReH, N/mm2

Szakadási

nyúlás, A, %

Ütőmunka, KU,

J, T=-30°C

C35 600-750 380 19 40

25CrMo4 800-950 600 14 55

42CrMo4 1000-1200 760 11 40

2. táblázat: Csapszegnek használt acélok mechanikai tulajdonságai nemesített

állapotban [10]

Az ötvözött acélokban a króm tartalom hozzájárul a szakítószilárdság növeléséhez,

valamint csökkenti a martenzitképződéshez szükséges kritikus hűtési sebességet, javítva

ezáltal az átedzhetőséget. A molibdén általában más ötvözőkkel együtt fordul elő, jelen

esetben mangánnal és krómmal. Szintén a kritikus hűtési sebesség csökkentésére

alkalmazzák, valamint a szakítószilárdság és folyáshatár növelésére, de emellett

jelentősen csökkenti a megeresztési ridegséget is, elősegítve a finomszemcsék

képződését. A mangán már kis mértékben is kedvezően befolyásolja az ütőmunkát és a

ridegtörési hőmérsékletet. Előző ötvözőkhöz hasonlóan szintén növeli a szilárdságot.

Mindhárom anyagminőségben olyan kis mértékben vannak jelen az ötvözők, hogy csak

gyengén vagy közepesen ötvözött acéloknak tekintjük őket [11].

A nemesítéshez és egyéb hőkezelésekhez tartozó hőmérsékleteket a 3. táblázat

foglalja össze. Fontos, hogy a megeresztést közvetlenül az edzés után kell elvégezni.

13

Acélminőség

jele

Nemesítés Normalizálási

hőmérséklet,

°C

Lágyítási

hőmérséklet,

°C

Edzési hőmérséklet, °C Megeresztési

hőmérséklet,

°C vízben olajban

C35 840-870 850-880 550-660 860-890 650-700

25CrMo4 840-870 850-880 540-680 860-900 680-720

42CrMo4 820-850 830-860 540-680 840-880 680-720

3. táblázat: Nemesíthető acélok hőkezelési hőmérsékletei [10]

3.2. Betétedzés

A kérgesítő hőkezelések célja általában az alkatrészek felületi kopásállóságának

fokozása, oly módon, hogy az alkatrészek magja szívós, tehát töréssel szemben ellenálló

legyen. Egyik megvalósítási módja a termokémikus kezelések, amely során a darab

felületét valamilyen elemmel diffúziósan dúsítják, tehát a mag és a kéreg különböző

kémiai összetételű lesz. Ide tartozik a karbon diffundáltatással megvalósított betétedzés

is, aminek a lényege, hogy a kis karbon tartalmú acélok kérgébe karbont diffundáltatva

a kéreg karbon tartalma a nemesíthető, sőt a szerszámacélokéra jellemző mértékűre

növelhető. Ha ezt követően az egész darabot ausztenitesítik majd edzik, a mag a kis

karbon tartalom miatt nem edződik be, lágy és szívós marad, a kéreg pedig a karbon

tartalomnak megfelelő kopásállóságú lesz.

A betétedzésű acélok lehetnek ötvözetlenek és ötvözöttek. Tagoltabb alkatrészek

repedésre való hajlam nem csak a darab alakjától, hanem az összetételétől is függ, ezért

kisebb karbontartalmú, ötvözetlen acélt ajánlott hozzájuk használni. Szilárd és szívós

mag igénye esetén pedig ötvözött minőségeket alkalmaznak. A betétedzés technológiája

három lépésből áll. A cementálás szakaszából és az ezt követő edzés és

feszültségmentesítés szakaszából. A cementálás céljából a darabot karbon leadó

közegben ausztenites állapotra hevítik és hőn tartják, miközben a felület karbonban

telítődni igyekszik és kialakul egy felületi karbon-eloszlás. A karbontartalom a felületi

rétegtől a mag irányába csökken. Az hogy a felületen milyen karbon tartalom alakul ki,

a karbont leadó közegnek az illető acélra nézett karbonpotenciáljától (telítési érték)

függ. A telítettséghez közeli karbontartalom a felületen néhány óra alatt beáll, a további

hőntartás diffúziósan növeli a rétegvastagságot. A korszerű technológiák változtatható

karbonpotenciálú közeggel dolgoznak. A folyamatot nagy karbon potenciálú közeggel

indítják (szenítő szakasz), majd a karbonpotenciált csökkentve (diffúziós szakasz) a

karbon eloszlás módosítására adnak lehetőséget. A szenítő és a diffúziós szakaszok

paramétereivel optimális karbon eloszlású és rétegvastagságú kérget lehet létrehozni. A

betétedzés szokásos rétegvastagsága néhány tized mm-től 3 mm-ig terjed, a darab

14

méretétől és az igényektől függően. A kéreg maximális keménysége általában 58-63

HRC. A karbont leadó közeg lehet szilárd szemcsés (faszén vagy báriumkarbonát),

sóolvadék (cianidok, szilíciumkarbid stb.) és gáz. Manapság csak a gázcementálás

tekinthető korszerűnek. A cementáló gázokat szénhidrogénekből illetve földgázból

állítják elő [9].

A cementálás utáni hőkezelés általában edzésből és feszültségmentesítésből áll. A 9.

ábra a) részén látható közvetlen edzés kedvezőtlen mechanikai tulajdonságokat

eredményez, mert a cementálás során eldurvult szemcseszerkezet nem tud

visszafinomodni. Ezt a folyamatot csak abban a kivételes esetben lehet alkalmazni, ha

az acél finomszemcsés és nem hajlamos szemcsedurvulásra.

A 9. ábrán látható többi hőkezelés esetében mindig lehűtik a darabot edzés előtt,

csökkentve ezzel az edzési deformációt. A b) változatnál a cementálást követő hűtés

után szokás elvégezni a darabok esetleges megmunkálását, mielőtt megedzenék őket.

Erősebben ötvözött darabok esetén még lágyítást is végeznek a megmunkálás előtt, mint

ahogy a c) változat szemlélteti. Erre akkor kerül sor, ha a darab egyes helyein nem

szeretnénk, hogy kemény kéreg legyen. Ezeken a helyeken a cementálás előtt

forgácsolási ráhagyást alkalmaznak, melyet cementálás után leforgácsolnak. Korszerű

technológiáknál erre általában nincs szükség, mert a darab kijelölt felületein a

cementálódást speciális festékkel gátolják meg. A d) részleten erősen ötvözött

betétedzésű acélok hőkezelési diagramja látható, ahol azért van szükség az izotermás

hőntartásra, mert cementálást követően a felületük repedésre hajlamos. Az e) ábrán

látható kettős edzést ritkán alkalmazzák a nagy deformáció miatt. Edzést követően

minden esetben 180-200°C-on történő megeresztést alkalmaznak. A betétedzett

daraboknál a kifáradási határ növelésében jelentős szerepe van a kéregben kialakult

maradó nyomó feszültségnek [7][9].

15

9. ábra: Cementálást követő hőkezelések hőmérséklet-idő diagramja [7]

16

3.2.1. Csapszeg betétben edzhető anyagminőségei

A TS Hungaria kft két betétben edzett acélminőséget jelölt ki csapszeggyártáshoz -

16MnCr5 és 20CrMo5 - ezeknek az összetételét a 4. táblázat tartalmazza, a MSZ EN

10084 szerint.

Acél jele C % Si % Mn % P % S % Cr % Mo %

16MnCr5 0,14-0,19 0,4 1,0-1,3 max

0,035

max

0,035 0,8-1,1 -

20CrMo5 0,18-0,23 0,15-0,35 0,9-1,2 max

0,035

max

0,035 1,1-1,4 0,2-0,3

4. táblázat: Betétben edzhető acélok kémiai összetétele tömegszázalékban [12]

Széntartalmuk a betétben edzhető acéloknak megfelelően csekély, tehát edzés után

is szívós marad a magjuk, a felületük pedig kemény lesz. A króm és molibdén ötvözés

alkalmassá teszi az ötvözetet nagyobb igénybevételekre. Mechanikai tulajdonságaikat

az 5. táblázat tartalmazza.

Acél jele Szakítószilárdság,

Rm , N/mm2

Folyáshatár,

ReH, N/mm2

Szakadási

nyúlás, A, %

Ütőmunka, KU,

J, T=-30°C

16MnCr5 800-1100 540 10 50

20CrMo5 980-1270 685 8 24

5. táblázat: Betétben edzett acélok mechanikai tulajdonságai [12]

A két anyagminőség betétedzés során alkalmazott hőmérsékleteit a 6. táblázat

foglalja össze. Mindkét anyag esetében normalizálás és lágyítás után levegőn történő

lassú hűtést kell alkalmazni. A lágyított állapot maximum 207 HB keménységű lesz. A

cementáló közeg és a cementálási hőmérséklet és a kéreg széntartalmának kívánt

nagyságától függ. A kéregedzés hűtéséhez olaj vagy 160-250°C hőmérsékletű sófürdő

ajánlott, vízben csak nagy darabokat vagy egyszerűbb formákat lehet hűteni. Utolsó

lépésben a megeresztésnek legalább 1 órán keresztül kell tartania [11][13].

Acél jele

Normalizálási

hőmérséklet,

°C

Cementálás

hőmérséklet,

°C

Lágyítási

hőmérséklet,

°C

Kéregedzés

hőmérséklet,

°C

Megeresztési

hőmérséklet,

°C

16MnCr5 850-880 900-950 650-700 780-820 150-200

20CrMo5 850-880 860-900 680-700 810-830 150-180

6. táblázat: Betétben edzhető acélok hőkezelési hőmérsékletei [11][13]

17

3.3. Csapszeg anyagminőségeinek összehasonlítása

A következő diagramok szemléltetik a táblázatokban feltűntetett értékeket

egymáshoz viszonyítva. A 10. ábrán megfigyelhető, hogy a szakítószilárdság

növekedésével valóban csökken a szakadási nyúlás értéke, a folyáshatáré pedig nő.

Következtetésképpen az is levonható, hogy ha az ötvözet a mangánon kívül más ötvözőt

is tartalmaz, nagyobb szilárdság érhető el. Az öt anyagtípus közül a 42CrMo4

rendelkezik a legnagyobb szilárdsági értékekkel.

10. ábra: Acéltípusok szakítószilárdságának, folyáshatárának és szakadási nyúlásának

ábrázolás

A 11. ábrán a számunkra két leglényegesebb mechanikai tulajdonság függvényében

vannak feltűntetve az anyagok. A két krómmal és molibdénnel ötvözött nemesített acél

kicsit jobb értékeket ér el, mint a betétben edzett acélok. Legnagyobb ütőmunkával a

25CrMo4 (nemesített) 55J-al és a 16MnCr5 (betétedzett) 50J-al rendelkezik. A 800

MPa-os szakítószilárdságukkal mai szemmel nézve is nagyszilárdságúnak mondhatók.

12. ábra a karbontartalom növekedésének szakítószilárdságra gyakorolt hatását

mutatja be. Ebben az esetben az állapítható meg, hogy a kisebb karbontartalmú

betétedzett acéllal közel ugyan olyan nagy szakítószilárdság érhető el, mint a pár

tized%-al több karbont tartalmazó nemesített acélnál.

0

200

400

600

800

1000

1200

Szak

ító

szil

árd

ság,

Fo

lyás

hat

ár[M

Pa]

Szakítószilárdság, Rm , N/mm2

Folyáshatár, ReH, N/mm2

Szakadási nyúlás, A, %

C35 25CrMo4 42CrMo4 16MnCr5 20CrMo5

30

20

10

Szakadási n

yúlás [%

]

(Nemesítettek) (Betétben edzettek)

18

11. ábra: Acéltípusok ütőmunkájának és szakítószilárdságának változás

12. ábra: Csapszeg acéltípusainak szakítószilárdsági értékei a karbontartalom

függvényében

25CrMo4

42CrMo4

16MnCr5

20CrMo5

0

10

20

30

40

50

60

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Ütő

mu

nka

, T=

-30

°C [

J]

Szakítószilárdság [MPa]

Nemesített acélokBetétedzett acélok

C35

C35

25CrMo4

42CrMo4

16MnCr5

20CrMo5

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

Szak

ító

szil

árd

ság

[MP

a]

Karbontartalom [%]

Nemesített acélokBetétedzett acélok

19

4. ANYAGVÁLASZTÁS RUGÓKALAPHOZ

4.1. Acélöntvények

Az acélöntvény olyan öntödei végtermék, amely folyékony acélnak homok-, fém-

vagy egyéb tűzálló anyagból készült formába való öntésével és az ezt követő

dermedéssel kapja meg végleges alakját. Ebben az esetben is megkülönböztetünk

ötvözött és ötvözetlen csoportot.

Az ötvözetlen acélöntvény karbontartalma 0,1-0,6% közötti és a jobb önthetőség

céljából mangánnal ötvözik. Az acélöntvény sűrűn folyós, az öntőformát rosszul tölti ki,

ezért 5 mm-nél kisebb falvastagságok esetén nem használják. Viszont alkalmas olyan

nagyméretű munkadarabok gyártásához, amelyek kovácsolással nem állíthatók elő,

ilyenek például a hajtóműházak, szivattyúházak [15].

Az ötvözött acélöntvények csoportjában megtalálhatók mindazon acélfajták,

amelyeket az acéloknál megismertünk (például melegszilárd, hidegszívós, korrózióálló,

hőálló). Az ott leírt jellemzők az öntvényekre is értelmezhetők. Különleges

igénybevételnek - forró gázok, korrózió, kopás, erózió - kitett munkadarabokhoz

alkalmazzák, mint például forgattyúsházhoz, csúszó- és vezetőpályához, turbina- és

szivattyú alkatrészekhez [15].

Az acélöntvények kémiai összetétele sok esetben megegyezik a képlékenyen

alakított acélokéval. De általánosságban az öntvénygyártásra szánt acélok nagyobb

mennyiségben tartalmaznak szilíciumot a jobb önthetőség érdekében, a kristályosodási

repedések elkerülése végett pedig alacsonyabb a kéntartalmuk. További eltérések:

- kisebb képlékenységi és a szívóssági tulajdonságokkal rendelkeznek

- a szövetszerkezetük dendrites kristályosodással jön létre, amely kiválásokat,

dúsulásokat és inhomogenitást okoz

- öntvényeket maradó feszültség terheli.

Az öntvények durvább szemcseszerkezete miatt lesz kisebb a képlékenységük, ezért

felhasználás előtt célszerű hőkezelni őket, így a homogénebb szövet létrehozása mellett

a maradó feszültségük is csökkenthető. Ez a lépés annál fontosabb, minél vastagabb a

fala és minél bonyolultabb az alakja az öntvénynek, valamint nagy dinamikus

igénybevételek esetén. Hirtelen fellépő hőmérsékletváltozások is jelentős belső

20

feszültséget okozhatnak, amelyek elsősorban a különböző falvastagságú részek

találkozásánál okoznak repedést [14].

Öntvényeknél a 13. ábrán feltüntetett határokon belül normalizálás helyett

feszültségcsökkentő hőkezelés is elegendő.

13. ábra: Acélöntvények hőkezelése C-tartalom és falvastagság függvényében [14]

4.2. Rugókalap anyagminősége

Három anyagminőség alkalmazható a rugókalap gyártására, ezeknek az összetételét

a 7. táblázat, mechanikai tulajdonságaikat pedig a 8. táblázat tartalmazza.

Mint látható, legnagyobb mennyiségben a nikkel fordul elő két anyagtípusban is.

Ennek az ötvözőnek előnyös tulajdonsága, hogy csökkenti a ridegtörékenységet, tehát

az átmeneti hőmérsékletet negatív tartományba tolja, így az acél alacsonyabb

hőmérsékleten is ellenállóbb lesz a dinamikus igénybevételeknek, ami jelen alkatrész

esetében kifejezetten hasznos [15].

Mindhárom anyagalkalmazásnál a normalizálási hőmérsékletet 920-980°C közé kell

megválasztani.

Acélöntvény

jele C % Si % Mn % P % S % Cr % Mo % Ni % V %

GS52 0,27 0,3 0,6 max

0,035

max

0,03 - - - -

E230-

400MS C2 0,25 0,5 1,0

max

0,035

max

0,03 0,25 0,1 0,35 0,05

E260-

450MS C1 0,25 0,6 1,2

max

0,035

max

0,03 0,3 0,15 0,4 0,05

7. táblázat: Acélöntvények kémiai összetétele tömegszázalékban [16]

21

Acélöntvény jele Szakítószilárdság,

Rm , N/mm2

Folyáshatár,

Rp0,2, N/mm2

Szakadási

nyúlás, A, %

Ütőmunka, KU,

J, T=-30°C

GS52 510 255 18 27

E230-400MS C2 400 230 25 30

E260-450MS C1 480 280 20 30

8. táblázat: Acélöntvények mechanikai tulajdonságai [16]

4.3. Acélöntvények összehasonlítása

Az öntvények folyáshatára, ütőmunkája és szakadási nyúlás értéke között lényeges

eltérés nem mutatkozik, mint ahogy azt a 13. ábra is mutatja. A szakítószilárdság értékei

szerint megállapítható, hogy a legkevesebb ötvözőt tartalmazó ötvözet rendelkezik a

legnagyobb szakítószilárdsággal, tehát a GS52 acélöntvény.

13. ábra: Acélöntvények mechanikai tulajdonságainak összehasonlítása

0

100

200

300

400

500

600

Szak

ító

szil

árd

ság,

Fo

lyás

hat

ár[M

Pa]

Szakítószilárdság, Rm , N/mm2

Folyáshatár, Rp0,2, N/mm2

Ütőmunka, KU, J, T=-30°C

Szakadási nyúlás, A, %

GS52 E230-400MS E260-450MS

30

20

10

Szakadási n

yúlás [%

]Ü

tőm

un

ka, T=-3

0°C

[J]

22

5. HEGESZTŐELJÁRÁS KIVÁLASZTÁSA

Egy hegesztéstechnológia megtervezését befolyásolja a hegesztendő anyag

minősége, milyen a kötés szerepe és milyen hegesztőeljárást kívánunk alkalmazni. Jelen

acéltípusok esetében jól alkalmazható bármelyik kézi, gépi vagy automatikus

technológia. A továbbiakban a leggyakrabban alkalmazott ívhegesztő eljárások közül

kettőt, a védőgázos fogyóelektródás ívhegesztést és a bevont elektródás kézi

ívhegesztést szeretném bemutatni.

5.1. Védőgázas fogyóelektródás ívhegesztés

Az eljárás nemzetközileg elfogadott elnevezése Gas Metal Arc Welding (GMAW),

de Európában a MIG/MAG jelölést is használják, ami a Metal Inert Gas / Metal Active

Gas rövidítése, köznyelvben pedig gyakran használják a VFI rövidítést. Az

eljárásváltozatok szabványos számjelei az MSZ EN ISO 4063 szerint [7]:

131 – fogyóelektródás semleges védőgázas ívhegesztés (MIG)

135 – fogyóelektródás aktív védőgázas ívhegesztés (MAG)

136 – fogyóelektródás aktív védőgázas ívhegesztés porbeles huzalelektródával

Ahogy az 14. ábra is szemlélteti, az eljárás külső forrásból származó védőgázzal

védett ívvel és gépi mechanizmussal adagolt huzalelektródával jellemezhető. Hegesztés

során azt a hőt biztosítja, amit a folyamatosan előtolt elektródhuzal és az alapanyag

közötti villamos ív szolgáltat. Hegesztés során salak csak elenyésző mennyiségben

keletkezik, ami az aktív védőgáz és a hegfürdőben lejátszódó kémiai folyamatok

reakcióiból képződik. Kapcsolását tekintve a fordított polaritású (DCEP) az

elterjedtebb, mivel ez stabilabb ívet, jobb anyagátvitelt, kisebb fröcskölési veszteséget

és kedvezőbb varratbeolvadási alakot ad. Az egyenes (DCEN) polaritás mellett csak a

nagyobb leolvasztási teljesítmény szól [7].

23

14. ábra: A védőgázas, fogyóelektródás ívhegesztés vázlata [7]

A védőgázt úgy kell megválasztani, hogy az ívtér és az olvadt alapanyag védelmét

is ellássa, erre legalkalmasabbak az atomos formában jelenlevő nemesgázok (Ar, He),

de gazdasági okokból kifolyólag az olcsóbb aktív redukáló (H2) és oxidáló gázok (CO2,

O2), valamint a nemesgázok és aktív gázok keverékei is megfelelőek lehetnek.

Gázkeverékek aktív gázokat csak kisebb arányban tartalmazhatnak, különben inkább

káros hatásuk lenne, mint hasznos. Nemesgázvédelem esetén ideális, ha a

huzalelektróda összetétele az alapanyagéval közel megegyezik, viszont a

metallurgiailag aktív, azaz oxidáló hatású védőgázokhoz általában az alapanyag

összetételétől kissé ötvözöttebb hozaganyagra van szükség [7].

5.1.1. Az eljárás előnyei és korlátai

A védőgázas fogyóelektródás ívhegesztés elsődleges előnyös tulajdonságai a

legfőbb riválisával, a bevontelektródás kézi ívhegesztéssel szemben a következők [7]:

nagy leolvasztási teljesítmény

az eljárás jól gépesíthető és automatizálható

mélyebb beolvadás és kedvezőbb varratalak érhető el vele

kisebb a hozaganyag-veszteség (végmaradék, fröcskölés és salak együttesen

2-8%, míg BKI esetében ez 30-40% körüli)

folyamatosan lehet vele hegeszteni (az ívidő 60-80%, közel duplája a BKI-

vel elérhető 30-50%-nak)

nem kell salakot eltávolítani

24

kevesebb gőz és füst képződik, ezáltal kevésbé egészségre ártalmas, kisebb

az elszívási kényszer

könnyebben elsajátítható ez a kézi hegesztési technika, mint a bevonatos

elektródával (nincs szükség gyakorlat az ívgyújtáshoz, láthatósághoz,

salakkezeléshez)

sok alváltozata nagy rugalmasságot kölcsönöz az eljárásnak

széles védőgáz és hozaganyag választék

nagy megbízhatóság, kiváló varratminőség, alacsony hidrogéntartalom

minden hegesztési pozícióban használható

A sok előnyös tulajdonság mellett alkalmazás során néhány nehézéggel és korláttal

is kell számolni, bár ezeket az elmúlt évek fejlesztő munkáival nagymértékben sikerült

fejleszteni [7]:

összetettebb és drágább gépi berendezést igényel, aminek korlátozottabb a

hordozhatósága

a vékony és lágy huzalok előtolása problematikus

kiépített gáz infrastruktúrát igényel

szél és huzat érzékeny (árnyékolás szükséges)

Az eljárás ma már az acélok elsőszámú hegesztőeljárása, mivel a bevontelektródás

kézi ívhegesztéssel közel megegyező felhasználási területen jóval nagyobb

termelékenység érhető el. A végelem célszerű megválasztásával a legtöbb acél -

ötvözetlen és ötvözött szerkezeti acélok, melegszilárd és hidegszívós szerkezeti acélok,

erősen ötvözött különleges acélok, jobb minőségű öntöttvasak - és hegeszthető

nemvasfémek hegesztésére alkalmas. Falvastagság, hegesztési hely és helyzet

tekintetében az eljárás előtt gyakorlatilag nincsenek jelentős korlátok. Az 1 mm körüli

lemezvastagságokhoz és a vastaglemezekhez gazdaságos alváltozatokat fejlesztettek ki,

azonban az igazi alkalmazási területe ma a 3-15 mm-es közepes vastagságú tartomány

[7].

5.1.2. Huzalelektróda

A védőgázas fogyóelektródás ívhegesztés huzalelektródáinak a választott

védőgázzal kombináltan kell eleget tennie a hegeszthetőségi kritériumoknak, az elvárt

mechanikai jellemzők és a megkívánt hegesztési tulajdonságok elvárásainak. A gyakran

alkalmazott fémekhez és ötvözeteikhez széles körben gyártanak huzalelektródákat. A

külső védelmű huzalokat tömör kivitelben készítik, viszont a Fe-Ni ötvözetekhez

porbeles huzalok is kaphatók. A nemesgázvédelmű eljárásnál az alapanyaghoz nagyon

hasonló összetételű huzalelekróda választandó [7].

25

5.1.3. Áramforrás

Az áramforrások 50-150 A-es kisgépek, 150-500 A-es középgépek és 500-750 A-es

nagyteljesítményű gépek tartományába sorolhatóak. Az eljárás áramsűrűsége nagyjából

tízszerese a BKI-hez képest, tehát 100-300 A

mm2 nagyságú, az áramszükséglete pedig

könnyen kiszámítható a huzalkeresztmetszet alapján [7].

Az áramforrás szükséges bekapcsolási ideje kézi hegesztéskor (60%) közel duplája

a BKI hegesztőgépeknek, de gépesített hegesztéshez az áramforrásokat 100%-os

bekapcsolási időre kell választani. Folyamatos és nagy hőbevitelt igénylő munkához

nélkülözhetetlen az áramforrások vízzel történő hűtése [7].

5.1.4. Védőgázok

A védőgáz a hegesztés minőségét és gazdaságosságát befolyásolja, az elsődleges

védelmi funkción kívül hatással van [7]:

az ívstabilitásra

az ívhőmérsékletre és az íven belüli hőmérséklet eloszlásra

az anyagátmenetre

a varrat beolvadási alakjára és méreteire

a varratban zajló metallurgiai folyamatokra

varrathibákra, a varrat mechanikai jellemzőire

és közvetve a hegesztési paraméterekre, a varratra vett fajlagos költségekre

A védőgázok sűrűsége védelmi szempontból lényeges. Magától értetődő, hogy

vályúhelyzetben a levegőnél nehezebb gázokat, fej feletti helyzetben pedig a levegőnél

könnyebb gázokat kell alkalmazni, viszont nem elfelejtendő tény, hogy könnyebb

gázból nagyobb térfogatáramra van szükség. Míg argonból elegendő 10-15 l

min, addig

héliumból 25-40 l

min mennyiség lenne szükséges. Kémiai jellegük szerint csoportosítva

a védőgázas fogyóelektródás ívhegesztéshez alkalmazható gázok: redukáló (H2), inert

vagy semleges (Ar, He), aktív vagy oxidáló (CO2, O2), nem reagáló (N2). Ötvözetlen és

gyengén ötvözött acélokra használt gázkeverékek [7]:

95-98% Ar + 2-5% O2

50-80% Ar + 20-50% CO2

80% Ar + 15% CO2 + 5% O2

60-70% He + 25-35% Ar + 5% CO2 (+ 0,5-1% O2)

26

5.2. Bevontelektródás kézi ívhegesztés

A bevontelektródás kézi ívhegesztés (szabványos számjele: 111) elvi vázlatát a 15.

ábra szemlélteti. Hőforrása a javarészt nemfémes anyaggal bevont leolvadó

fémelektróda és a munkadarab között létesített villamos ív. Hegesztés közben a

bevonatból képződik a védelmet biztosító gáz és salak. Az ívet az elektróda tárgyhoz

érintésével létesítjük, amikor a pillanatnyi idejű rövidzárlat úgy felhevíti az elektróda

csúcsát, hogy onnan termikus emisszió révén elektronok lépnek ki és tartanak az anód,

azaz a munkadarab felé. Megfelelő mennyiségű töltéshordozó jelenlétében az ív

meggyullad és önfenntartó folyamat révén állandósul [7].

15. ábra: A bevontelektródás kézi ívhegesztés elvi vázlata [7]

Hozaganyagként a maghuzal szolgál, amely az ív hőjének hatására közepes vagy

nagy cseppek formájában olvad le. Mivel a nemfémes bevonat hevítése közvetett, a

megolvadása lassabban következik be, így jellegzetes homorú huzalvég jön létre, ahol a

kialakult bevonatperem nagyon jól javítja az ív védelmét és csökkenti a fröcskölődés

mértékét [7].

Egy elektróda átlagos leolvasztási ideje 1-2 perc közé esik. 1 kg elektródából a

salaktömeget és a veszteségeket levonva, körülbelül 0,6 kg hegömledékre lehet

számítani, bár ez függ a beállított ívfeszültségtől ( Uív = 20-50 V) és az áramerősségtől

(Iheg = 30-500 A) [7].

5.2.1. Az eljárás levegő elleni védelme

Az elsődleges védelmet az elektróda bevonatból keletkező salaktakaró biztosítja,

amely mechanikusan elszigeteli a hegfürdőt és a hegvarratot a levegőatmoszférától. A

27

védelem másik összetevője az a gázatmoszféra, amit a bevonatból keletkező gázok (CO,

CO2, H2, O2, SiF4) és az elgőzölgő fémek (Ni, Mo, V, Ti, Al, Zr, Mg,…) alkotnak. A

bevont elektródás kézi ívhegesztés mindig aktív, azaz oxidáló légkörben megy végbe,

mint ahogy ez az előző felsorolásból is látszik [7].

5.2.2. Az eljárás előnyi és korlátai

A megfelelő technológiával és paraméterekkel a gyakorlatban előforduló szinte

valamennyi kötéstípus, élkialakítás és hegesztési helyzet esetén alkalmazható. Előnyös

tulajdonságai a következők [7]:

olcsó, egyszerű, hordozható hegesztő berendezés

könnyen megtanulható technika

minden helyszínen alkalmazható (műhely, udvar, mező, víz alatt)

minden hegesztési helyzetben használható

minden falvastagsághoz alkalmas

elfogadható leolvasztási teljesítmény és hegesztési sebesség, ami speciális

elektródákkal akár meg is duplázható

Mint minden eljáráshoz, ehhez is tartoznak korlátok, amelyek a következőkben

összegezhetők [7]:

nehezen gépesíthető

alacsony leolvasztási teljesítmény (1-3 kg

h )

az elektródcserék miatt ismételten megszakított hegesztés

sok mellékidő: elektródcsere, salakolás, fröccsnyomok eltávolítása

egészségre ártalmas gőzök és gázok keletkezése miatt elszívás szükséges

a legjobb minőséget adó elektródákat felhasználás előtt szárítani kell

kis áramsűrűség, kis beolvadási mélység, lassú hegesztés

5.2.3. Bevonatos elektródák

Az elektróda méretei szabványosítottak, 2; 2,5; 3,25; 4; 5 és 6 mm-es átmérőkkel

forgalmazzák. A használatuk közbeni túlmelegedésük és a kéz remegéséből adódó

esetleges pontatlanságok miatt korlátozták az elektródák hosszát és az

elektródaátmérővel növekvő nagyságúra tervezték. Így a vékony elektródák 150-250

mm hosszúságúak, míg a vastagok 300-450 mm. Az elektródaátmérő a maghuzal

átmérőjével azonos, a bevonat vastagsága pedig lehet vékony, normál vagy vastag. A

bevonat sokféle különböző alkotóelemből állhat, és az alábbi funkciókat töltik be [7]:

gázképzők,

salakképzők,

28

ívstabilizálók (ionizálók),

dezoxidálók,

nitrogénmegkötők,

kén- és foszforcsökkentők,

ötvözők,

leolvasztási teljesítményt növelő fémporok,

plasztifikátorok,

kötőanyagok.

Az elektróda bevonattípusa a bevonat megolvadása során képződő salak típusára

utal, amely lehet:

− A savas (acid),

− B bázikus (basic),

− C cellulózos (cellulose),

− R rutilos (rutile),

− RR vastag rutilos (thick rutile),

− RC rutil-cellulózos (rutile-cellulose),

− RA rutil-savas (rutile-acid),

− RB rutil-bázikus (rutile-basic).

Legjobb mechanikai jellemzőket a bázikus bevonat biztosítja, ezért az elektródák

több mint kétharmada bázikus bevonattal készül [7].

5.3. Az optimális hegesztőeljárás kiválasztása

A két szóba jöhető hegesztési technológia bemutatása során láthattuk, hogy a

minőségi követelményekkel szemben megfelelőek a hegesztési eljárások.

A csapszeg és rugókalap hegesztéséhez leginkább megfelelő eljárás kiválasztása

során a mechanikai kritériumoknak megfelelés mellett, a gazdaságos

megvalósíthatóságot is szem előtt kell tartani. A gazdaságosan létrehozott kötés alatt azt

értjük, hogy a választott legalacsonyabb költségű eljárás mellett eleget tesz a varrat az

előírt biztonsági feltételeknek.

A 9. táblázat tartalmazza a két hegesztési eljárás különböző szempontok szerinti

összehasonlítását.

29

VFI BKI

Leolvasztási teljesítmény 3-10 kg

h 1-3

kg

h

Hegesztési sebesség gyors lassú

Védelem közepes jó

Beolvadás mély beolvadás kisebb mélység

Varrat minősége jó elfogadható

Hozaganyag veszteség 2-8% 30-40%

Ár-érték arány jó közepes

9. táblázat: Az alkalmazható hegesztési eljárások tulajdonságainak összevetése

A táblázat alapján láthatjuk, hogy a védőgázas fogyóelektródás ívhegesztés mellett

több előny szól. Gazdaságosabb, mélyebb beolvadást eredményez, ami jelen

kötéskialakítás esetében nagyobb valószínűséggel biztosítja a kívánt szilárdsági

jellemzőket. Valamint a rugókalap méretéből és alakjából adódóan, a kötéshez jobban

hozzá lehet férni egy automatikus huzaladagolású VFI pisztollyal, mint egy hosszú BKI

elektródával, ami esetében a salakolási művelet is nehézségeket okozna.

30

6. HEGESZTÉSI KÍSÉRLETEK MEGTERVEZÉSE

Sok tekintetben a varratok a legkritikusabb elemei a teherviselő acélszerkezeteknek.

Ahhoz, hogy a végső termék megfelelő legyen, az egyes alkotóelemek gyártásánál

ügyelni kell a kötéskialakításra, a hegesztőeljárásra és annak paramétereire, a hegesztés

felügyeletére és a szerkezet minőségellenőrzésére, hegesztett kötéseinek

anyagvizsgálatára [17].

A rugókalap és csapszeg acélminőségére különböző gyártási eljárás és vegyi

összetétel jellemző. Az acélöntvény alacsonyabb ötvözőtartalma és karbonegyenértéke

miatt jobb hegeszthetőségi tulajdonsággal rendelkezik. A nemesített acéloknak azonban

magasabb az ötvözőtartalmuk, ebből adódóan magasabb a karbonegyenértékük is,

valamint szövetszerkezetük nem-egyensúlyi, emiatt hegesztésük nagyobb odafigyelést

igényel.

6.1. Nemesítéssel növelt szilárdságú szerkezeti acélok

hegeszthetősége

A nemesítéssel hőkezelt acélok hegesztésére különös figyelmet kell fordítani, hogy

a gyártás során létrehozott, többnyire nem-egyensúlyi anyagszerkezetet minél kevésbé

változtassuk meg. Hegesztés során a közölt hő általában erősen helyi jellegű, ezért a

hőközlés befejeztével szabad lehűlés megy végbe az alapanyag gyártása során

alkalmazott szabályozott hűtés helyett. Az ebből adódó nemkívánatos változások a

gyártás során alkalmazott hőkezelés ismételt végrehajtásával lehetne visszafordítható,

erre azonban gyártás során az idő, a költségek vagy a méretkorlátok miatt nincs

lehetőség [18].

Nemesített acélok hegesztésekor a túl nagy hőbevitel a hőhatásövezetben az

alapanyaghoz képest kedvezőtlenebb tulajdonságú sávokat eredményez. A szilárd-

folyékony átmeneti zóna és a szemcsedurvulási zóna a legveszélyesebb, ezekben

hidegrepedés és felkeményedés veszélye áll fenn. Továbbá csökkent szívósságú zónát

jelenthet az interkritikus, vagy más néven részleges átkristályosodási zóna, amely a

nemesített nagyszilárdságú acélok esetén a durvaszemcsés sávhoz hasonló, kis

szívósságot eredményez. Ennek elkerülése érdekében hegesztéskor a munkadarabot egy

31

adott vastagság felett elő kell melegíteni, valamint korlátozni kell a hőbevitelt. Az

előmelegítési hőmérsékletre az acél gyártójától lehet információt szerezni, illetve

kísérletekkel és számításokkal kell meghatározni [18].

Az alapanyag alacsony szennyező tartalma folytán nem kell tartani melegrepedés

megjelenésétől, azonban hidegrepedések előfordulhatnak hidrogén okozta diffúzió

útján, ezért a hegesztéstechnológia tervezésekor figyelmet kell fordítani a

hidrogéntartalom alacsony értéken tartására. Hegesztés során az ívben a hidrogén- és

hidrogént tartalmazó molekulák szétbomlanak hidrogén atomokra és ionokra, amelyek

kis méretükből kifolyólag a szilárd fázisban, a rácshézagokban is mozogni képesek a

diffúzióképességük miatt. A hőmérséklet csökkenésével azonban a hidrogén

oldhatósága is csökken, az oldhatatlanná vált hidrogén diffúzió útján igyekszik távozni

a fémfürdőből, csakhogy erre hegesztés során nem mindig áll rendelkezésre elég idő,

ezért a hidrogén hézagokban, rácshibák helyén és diszlokációs helyeken gyűlik össze.

Tehát a hidrogén arra kényszerül, hogy ismét kiváljon, mégpedig molekuláris formában,

azonban a molekula mérete jóval nagyobb, mint az atomé, ezért további diffúzióra már

képtelen a hidrogén. Az ilyen hidrogénben feldúsult helyeken elridegül az anyag, illetve

a hidrogéngáz nyomása annyira megnőhet, hogy a szemcsék közötti kötések helyileg

felszakadnak, repedések jönnek létre. A hidrogén káros hatása azonban a megfelelő

hozaganyag választásával csökkenthető [18].

6.2. Acélöntvények hegeszthetősége

Az öntvények hegesztéséhez gyakorlatilag valamennyi ömlesztő hegesztő eljárás

megfelel. Leggyakrabban az ívhegesztő, ezen belül is az argon védőgázas

volfrámelektródás ívhegesztést (AWI), a bevontelektródás kézi ívhegesztést (BKI),

valamint a védőgázas fogyóelektródás ívhegesztéseket (VFI) alkalmazzák. Sok esetben

alkalmazhatók még a nagyobb energia sűrűségű eljárások is, mint a plazma-ívhegesztés,

elektron- vagy lézersugaras hegesztés. Igen nagytömegű öntvényeknél gazdaságossági

megfontolásból szóba jöhet a villamos salakhegesztés is [20].

Az acélöntvények hegesztése gondos előkészítést igényel. Az öntési oxidréteget,

illetve az esetleges formamaradványokat köszörüléssel kell eltávolítani. Az előkészítés

alkalmával el kell távolítani a varratvályú kimunkálásakor, annak környezetében a

beégett, szilíciumban esetleg dús öntési kérget is, mert jelenléte a felületen kötési hibát

okoz, a varratba kerülve pedig fokozza a melegrepedés veszélyt [14].

A maradó feszültség csökkentése végett a hegesztést követően javasolt a kötést

izzítani, normalizálni, illetve nemesíteni, sok esetben kötelező is. E hőkezelések

elvégzése annál fontosabb, minél vastagabb falú és bonyolultabb alakú, tagoltabb az

öntvény, azaz minél jobban eltérő falvastagságú részekből áll, és minél nagyobb a

32

dinamikus igénybevétele. Azokban az esetekben, amikor az öntvények nagy méretéből,

vagy más körülményekből eredően nincs lehetőség a normalizálás elvégzésére, csak

egyszerű előmelegítés alkalmazható és hegesztés után csupán feszültségcsökkentő

izzítás végezhető el, nő a maradó belső feszültség és a repedésveszély. A hirtelen fellépő

hőmérsékletváltozásokból jelentős belső feszültség ébred, amely elsősorban a

különböző falvastagságú részek találkozási helyén repedést okozhat [20].

6.3. Hozaganyag választás

Hegesztéshez a huzalelektródát és a bevont elektródát úgy kell megválasztani, hogy

a varrat tulajdonságai a hegesztett kötésre vonatkozó előírásoknak megfeleljenek. A

hidegrepedés elkerülése érdekében olyan elektródát célszerű választani, amellyel a

varrat vegyi összetétele nem tér el túlságosan az alapanyagétól és alacsony

hidrogéntartalmú varratot biztosít. Valamint a hozaganyag ötvözésével érhető el, hogy

az alapanyag folyáshatárát megközelítő hegömledék álljon rendelkezésre, mert a

varratot a későbbiekben nem tudjuk már hőkezelni. Az elektróda kiválasztásakor az

alábbi három lehetőség közül dönthetünk [22]:

undermatching: a varratnak kisebb a folyáshatára, mint az alapanyagnak

matching: a varratnak és az alapanyagnak közel azonos a folyáshatára

overmatching: a varratnak nagyobb a folyáshatára, mint az alapanyagnak.

500 MPa folyáshatár körüli acélok esetén overmatching, 700 MPa felett pedig

undermatching ajánlott, ami kedvező hatással van a fáradási tulajdonságokra is. Vegyes

kötések esetén a kisebb szilárdságú alapanyaghoz kell hozaganyagot választani. A

felsorolt szempontok alapján választott hozaganyagokat a 10. táblázat foglalja össze,

kémiai összetételüket a 11. táblázat, mechanikai tulajdonságaikat pedig a 12. táblázat

tartalmazza, összevetve az alapanyagok anyagjellemzőivel [22].

Gyártó,

márkanév

Szabványos

jelölés

Elektróda

típusa

ESAB OK

Aristorod 12.50

G 42 4 M21

3Si1 huzalelektróda

ESAB OK

Autrod 16.95 G 18 8 Mn huzalelektróda

ESAB OK 55.00 E 46 5 B 32 H5 bevonatos

elektróda

10. táblázat: Választott hozaganyagfajták

33

C [%] Si [%] Mn [%] Cr [%] Ni [%] Mo [%] Cu [%]

ESAB OK

Aristorod 12.50 0,08 0,85 1,46 - - - -

ESAB OK

Autrod 16.95 0,08 0,90 7,0 18,7 8,1 0,20 0,10

ESAB OK

55.00 0,06 0,50 1,5 - - - -

Rugókalap

E230-400MS C2 0,25 0,50 1,0 0,25 0,35 0,10 -

Csapszeg

25CrMo4 0,25 0,40 0,75 1,1 - 0,20 -

11. táblázat: Hozaganyagok és alapanyagok összehasonlítása összetétel szerint

[10][16][25]

Márkanév ReH [Mpa] Rm [Mpa] A [%]

OK Aristorod

12.50 470 560 26

OK Autrod

16.95 450 640 41

OK 55.00 500 590 28

Rugókalap

E230-400MS C2 230 400 25

Csapszeg

25CrMo4 600 900 14

12. táblázat: Hozaganyagok és alapanyagok főbb mechanikai tulajdonságai

[10][16][25]

Az OK Aristorod 12.50 rézbevonat nélküli, Mn-Si ötvözésű tömör hegesztőhuzal,

ötvözetlen, gyengén ötvözött és finomszemcsés szerkezeti acélok, nyomástartó edények

védőgázas fogyóelektródás ívhegesztéséhez. A hegesztőhuzal keverék- és tiszta CO2

védőgázzal is alkalmazható. Szigorú kémiai összetétellel készül, így biztosítva a

megbízható mechanikai és hegesztési tulajdonságokat. A rézbevonatos típusokkal

szemben könnyebb előtolhatóságot, így stabilabb ívet és kisebb fröcskölést biztosít [25].

A 18% Cr, 8% Ni, 6% Mn ötvözésű OK Autrod 16.95 jelzésű tömör hegesztőhuzal

elsősorban ausztenites korrózióálló acélok hegesztéséhez ajánlott, de kiválóan

alkalmazható vegyeskötések és hőálló acélok hegesztőanyagaként is. Nagyon jó a

korrózióálló tulajdonsága, magasabb szilíciumtartalma pedig javítja a hegesztési

tulajdonságokat, mint például a nedvesítőképességet [25].

34

Az OK 55.00 jelzésű bázikus bevonatú elektróda nagyszilárdságú, ötvözetlen,

finomszemcsés szerkezetiacélok vagy mangánacélok hegesztéséhez alkalmas. A

varratfém melegrepedésállósága és szívóssága kiváló [25].

A választott huzalelektródák átmérője mindkét esetben 1,0 mm, a bevonatos

elektródáé pedig 3,2 mm.

6.4. Védőgáz

A hegesztés során alkalmazott védőgáz az Aristorod OK 12.50-es hozaganyaghoz a

gyártók és a szabvány ajánlására az MSZ EN ISO 14175 szabvány szerinti M21 jelzésű

gázkeverék. A választott védőgáz a CORGON 18, amely 82% Ar + 18% CO2

összetételű. Az ilyen arányú gázkeverék előnye a viszonylag mély beolvadású

varratalak. Az Autrod OK 16.95-ös hozaganyaghoz pedig az MSZ EN ISO 14175

szabvány szerinti M12 jelzésű gázkeverék került kiválasztásra. A választott védőgáz a

CORNIGON 2, amely 97,5% Ar + 2,5% CO2 összetételű. Az 1,0 mm átmérőjű

huzalelektródákhoz az ajánlott védőgázszükséglet mindkét esetben 15 l/min.

6.5. Hegesztési próbák elkészítése

A gyártó által tervezett kötéskialakítást és a csapszeg méreteit valamint az

alkalmazott leélezést a 16. és 17. ábra mutatja be. A csapszeg beillesztendő végén 45°-

os leélezést alakítanak ki, így a létrehozandó kötés egyoldali fél Y varrat lesz. A varrat

hossza 100 mm, ami kör alakot ír le, a varrat vastagsága a jelölés szerint pedig 5 mm,

tehát elegendő egy varratsorral kialakítani a kötést.

Még a tervezési szakaszban az MSZ EN 15085-3 szabvány szerint a varratokat

varratjósági osztályokba sorolják, annak függvényében, hogy az adott varrat milyen

fontosságú a szerkezeti elem üzemeltetése során. A két szempont, amit figyelembe

vesznek, hogy mekkora feszültségi hatás éri az adott kötést, valamint hogy az esetleges

tönkremenetele milyen következményekkel járna a további működése tekintetében.

Esetünkben a varratjósági osztályt a műszaki rajzon CP C2 jelöléssel tüntették fel,

melynek jelentése, hogy a varratnak közepes feszültségi hatásnak kell ellenállnia és

közepes biztonsági tényezővel kell rendelkeznie. A CP C2 osztályhoz C minőségi szint

tartozik, melynek majd az MSZ EN ISO 5817 szabványba foglalt hegesztési eltérések

megengedhető határértékeinél lesz jelentősége.

35

16. ábra: A csapszeg és a rugókalap kötésterve

17. ábra. A csapszeg alkatrészrajza

Párhuzamos tompavarrat hegesztésekor nem szabad homorú varratkoronát készíteni,

viszont a varratdomborulatot javasolt utólagosan síkbamunkálni, hogy akadálymentesen

épülhessen be a kalapba csatlakozó rugó.

36

Az MSZ EN ISO 15609-1 szerint készült előzetes hegesztési utasításokat (pWPS) az

M 01 számú melléklet tartalmazza. Az előzetes hegesztési utasítás a próbahegesztés

során betartandó hegesztési paramétereket és az egyéb előírásokat foglalja össze.

Minden gyártás során alkalmazott hegesztési feladat előtt a pWPS alapján végezni kell

egy próbahegesztést, azaz egy munkapróbát, amit aztán roncsolásos és roncsolásmentes

eljárásvizsgálatoknak vetnek alá. Ezen vizsgálatokkal igazolható, hogy az előzetes

hegesztési utasítás alapján a hegesztett kötés a várható terheléseknek eleget tesz. Ha a

kötés nem felel meg az elvárásoknak, a paramétereken módosítani kell, megfelelőség

esetén pedig a pWPS gyártásba adható hegesztési utasításként (WPS).

A munkapróbák hegesztett varratai PA helyzetben készült egyoldali, fél Y

tompavarratok. A rugókalap anyagminősége E230-400Ms C2 acélöntvény, a csapszeg

pedig 25CrMo4 jelölésű nemesített acél. A kiinduló, régi rugókalap, amelybe később az

új csapszeg kerül, a 18. ábrán látható.

18. ábra: Régi rugókalap

A rugókalap régi csapszegének tetejét először lánggal levágják, majd egy hidraulikus

prés segítségével, amely a 19. ábrán látható, kinyomják belőle a benne maradt csapszeg

szárat.

37

19. ábra: Hidraulikus prés

Ezek után a kalapot belülről megköszörülik azon a területen, ahol a hegesztett kötés

készül majd (20. ábra). Az új csapszeget hidraulikusan sajtolják a kalapba a pontos

illesztés érdekében.

20. ábra: Kötés helyének köszörüléssel előkészített felülete és a behelyezett új

csapszeg

Három próbadarab készült, ezek közül kettő védőgázas fogyóelektródás

ívhegesztésel, csak eltérő hozaganyagokkal, egy pedig bevont elektródás ívhegesztéssel.

Végül a kalapból lánggal kivágták a hegesztett kötést tartalmazó munkadarab részeket.

A hegesztések során mért és feljegyzett adatokat a 13. táblázat tartalmazza.

38

Eljárás 135 (MAG) 135 (MAG) 111 (BKI)

Hegesztő

berendezés

Vario Synergic

4000

Vario Synergic

4000

Fronius Trans Pocket

1500

Védőgáz M21 M12 -

Hozaganyag

G 42 4 M21 3Si1

ESAB OK Aristorod

12.50

G18 8Mn

ESAB OK Autorod

16.95

E 46 5 B 32 H5

ESAB OK 55.00

Huzalátmérő 1,0 mm 1,0 mm -

Huzalelőtolási

sebesség 16,4 m/min 16,2 m/min -

Gázáramlás 12-15 l/min 12-15 l/min -

Hegesztési idő 29 s 30 s 53 s

Feszültség 32-33 V 33-34 V -

Áramerősség 240-250 A 240-250 A 130 A

13. táblázat: Próbadarabok hegesztésének adatai

39

7. ELKÉSZÍTETT KÖTÉSEK VIZSGÁLATA

A kötések minősítéséhez először meg kell határozni, hogy az adott esetben melyik

szabvány alkalmazható. Munkadarabomon a tompavarrat nem teljes átolvadású a fél Y

leélezés miatt, ezért az MSZ EN ISO 15613 szabványt használtam, amely tartalmazza

milyen és mekkora terjedelmű vizsgálatokat kell elvégezni. A próbatestek kivételi

helyére ebben az esetben nem szolgáltat előírást a szabvány.

Szükség lesz szemrevételezésre, makroszkopikus vizsgálatra és felületi

repedésvizsgálatra. Keménységmérés akkor szükséges, ha a szakítószilárdság nagyobb,

mint 420 MPa. A csapszeg anyagminősége 25CrMo4, melynek szakítószilárdsága 600-

750 MPa, tehát szükség lesz keménységmérésre is. Az elvégzendő vizsgálatokat és azok

terjedelmét a 14. táblázatban gyűjtöttem össze.

Vizsgálat típusa Vizsgálat terjedelme

Szemrevételezés 100%

Felületi repedésvizsgálat 100%

Makrovizsgálat 2 próbatest

Keménységmérés szükséges

14. táblázat: MSZ EN ISO 15613 szabvány szerint kivitelezendő vizsgálatok

A roncsolásmentes anyagvizsgálatok előnye, hogy a varrat külső és belső hibáiról úgy

szerezhetünk információkat, hogy elvégzésük után a szerkezeten nem következik be

maradó károsodás, ami esetleg a további üzemelést korlátozná.

7.1. Szemrevételezés vizsgálat

Ez a vizsgálat a hegesztés után azonnal elvégezhető az EN ISO 17637 szabvány

alapján, majd az EN ISO 5817 átvételi szintek szerint kell végrehajtani a kiértékelést.

Ha nem találni olyan mértékű eltérést, ami az átvételi szintet meghaladta volna, a varrat

elfogadható és erről vizsgálati jegyzőkönyvnek is kell készülnie.

40

Vizsgálati szempontok az EN ISO 5817 szerint:

1. Felületi eltérések

- repedések - felületi pórusok - összeolvadási hiány

- hiányos gyökátolvadás - szélkiolvadás - túlzott varratdudor

- túlzott gyökátfolyás - átlyukadás - gyökoldali beszívódás

- újrakezdési hiba - fröcskölés

2. Belső eltérések

- repedés - gázpórus - porozitás

- gázzárvány - zsugorodási üreg - kráter

- salakzárvány - oxidzárvány - összeolvadási hiány

- hiányos átolvadás

3. Geometriai eltérések

- éleltolódás - szögeltérés - sarokvarrat hibás illesztése

4. Többféle eltérés

A szemrevételezési vizsgálatot a hegesztett kötésekre vonatkozóan 100%-os

terjedelemben végeztük el és az MSZ EN ISO 5817 szabvány C minőségi szintje alapján

értékeltük ki. Nem találtunk olyan mértékű eltérést, ami meghaladta volna a

megengedett átvételi szinteket.

7.2. Felületi repedésvizsgálat

Felületi repedésvizsgálat során az anyagvizsgálók folyadékbehatolásos vizsgálatot,

más néven penetrációs vizsgálatot végeztek el a kötés korona oldalán. Hidegrepedésre

érzékeny anyagok esetében a vizsgálatot a hegesztés után 48 órával célszerű elvégezni,

mivel a hidegrepedések keletkezési mechanizmusai a hegesztést követő 48 órában vagy

később jelentkeznek.

A vizsgálat első lépése a felület tisztítása volt, ami drótkefével súrolást és ronggyal

áttörlést jelentett. Ezután a felületre felvitték a behatoló folyadékot (21. ábra), amit aztán

15-20 perc várakozási idő követett, majd a lemosó folyadékot rongyra fújták és azzal

áttörölve, megtisztították a varrat felületét a nem beszívódott behatoló folyadéktól.

Utolsó lépés az előhívó anyag rápermetezése volt, melyet ismét 15 perc várakozási idő

követett. Az előhívási időt követően nem észleltünk anyagfolytonossági hiányra utaló

indikációt, erről a 22. ábra tanúskodik.

41

21. ábra: Behatoló folyadék a munkadarabokon

22. ábra: Munkadarabok a penetrációs vizsgálatot követően

A vizsgálat során alkalmazott szerek adatait a 15. táblázat tartalmazza.

Termék Adagszám

Behatoló folyadék MR 68 C 1050A

Speciális tisztítószer MR 79 1155A

Előhívó MR 70 1093A

15. táblázat: Penetrációs vizsgálathoz használ folyadékok

A vizsgálatot az MSZ EN ISO 3452-1 szabvány szerint hajtottunk végre a hegesztett

kötésekre vonatkozóan 100%-os terjedelemben, a kiértékelés pedig az MSZ EN ISO

23277 szerint történt, ami alapján megállapítható, hogy a varrat olyan felületi és felületre

kifutó anyagfolytonossági hiányt nem tartalmaz, ami az átvételi szintet meghaladná.

42

7.3. Makrovizsgálat

A makrovizsgálatot az MSZ EN 17639 szabvány szerint végeztük el. A próbatestek

előkészítés céljából P120, P320, P500, P800, P2000 típusú csiszolópapírokon lettek

nedvesen megcsiszolva, majd a polírozás 1 és 3 µm-os posztókon gyémántpasztával

történt. Ezt követően a darabokat nitál maratószerben (3% HNO3) illetve az ESAB OK

Autrod 16.95-ös hozaganyaggal készült kötés próbadarabját királyvízben (sósav és

salétromsav 3:1 arányú elegye) maratták meg. Az elkészült makroszkopikus fotók a 23.

ábrán láthatóak.

23. ábra: Makroszkopikus felvételek a hegesztett próbadarabokról: a) OK 12.50,

b) OK 16.95, c) OK 55.00 hozaganyaggal

A makrofelvételeken látható, hogy a teljes leélezésnek megfelelő 7 mm-es mélységű

beolvadás egyik darabnál sem teljesül. A gyártói rajzon viszont 5 1/2 Y varrat van

előírva, vagyis a beolvadási mélység teljesíti ezt a követelményt, 5 mm varratvastagság

létrejött, tehát a kötés megfelel.

A varratalakot a hegesztési paraméterekkel lehet befolyásolni. Az áramerősséget

növelve jobb ívstabilitást érünk el, nő a beolvadási mélység és csökken a

varratszélesség. Ha viszont a feszültséget növeljük, nő a varratszélesség és csökken a

a)

2 mm

b)

c)

2 mm 3 mm

5 mm

43

beolvadási mélység. A hegesztési sebesség növelésével csökken a varratszélesség és a

beolvadási mélység. Ezen paraméterek összhangja, valamint a rövid ívhossz tartása

előnyös varratalakot eredményez [18][27].

7.4. Keménységvizsgálat

A keménységvizsgálat az MSZ EN 9015-1 szabvány szerint lett végrehajtva. Az

elkészített makrocsiszolatokon HV10 terhelőerővel végezték a Vickers-

keménységmérést. Legalább 3-3 lenyomatnak kell készülnie a varratban, mindkét

hőhatásövezetben és mindkét alapanyagban a hegesztett kötés keménységeloszlásának

meghatározása céljából. A lenyomatok számát és a szomszédos lenyomatok távolságát

úgy kell megállapítani, hogy a hegesztéskor keményedett és kilágyult övezetek

meghatározhatók legyenek, és az előállított hegesztett kötés értéklehető legyen.

Vizsgálat során a lépésköz 1 mm volt, a próbákon készült lenyomatsorok a 24. ábrán

láthatóak, a mért értékek keménységeloszlását pedig a 25. ábra szemlélteti.

24. ábra: Keménységmérés lenyomatsorai a) OK 12.50, b) OK 16.95, c) OK 55.00

a)

c)

b)

44

25. ábra: A hegesztett próbadarabok kötésének keménységeloszlása

A keménységmérés értékei az M 02 számú mellékletben találhatóak meg.

A CR ISO 15608 szerinti anyagcsoportok közül az első és a harmadik főcsoport

megengedett legnagyobb keménységértékeit a 16. táblázat tartalmazza.

Anyagcsoport

CR ISO 15608

szerint

Hőkezelés nélkül Hőkezeléssel

1. 380 320

3. 450 380

16. táblázat: Megengedett legnagyobb keménységértétkek

Mivel a kötés nem lett hőkezelve hegesztés után, a legnagyobb megengedhető

keménység a rugókalap anyagminőségére 380 HV10, a csapszeg anyagminőségre pedig

450 HV10. A mérési eredmény alapján megállapítható, hogy az OK 12.50

hegesztőanyaggal történt hegesztés során a csapszeg hőhatásövezetében a keménység

meghaladja a megengedett értéket, a másik két esetben viszont a megengedett határérték

alatt marad a keménység. A rugókalap esetében jóval 380 HV10 maximálisan

megengedett keménység alatt maradnak az értékek. Mindhárom kötés esetében

megfigyelhető, hogy a kalap és a csapszeg oldalán egyaránt az alapanyagok

szövetelemeinél ridegebb fázisok keletkeztek a hőhatásövezetekben.

Különösen a csapszeg hőhatásövezetében jelentős mértékű felkeményedés

figyelhető meg, nagyobb mennyiségű bénit és martenzit keletkezett, ahogy ezt az M 03

számú mellékletben található mikroszkopikus képek is alátámasztják. A

keménységcsúcsok mindhárom esetben a csapszeg alapanyagának hőhatásövezetében

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Kem

én

ység

[H

V 1

0]

Lenyomat száma

OK 12.50 OK 55.00 OK 16.95

Rugókalap Varrat Csapszeg

450 HV

45

találhatóak és 464 – 424 – 394 HV10 az értékük. Ugyanakkor az is látható, hogy a

beolvadási vonaltól távolodva egyre jobban csökkennek a keménységértékek. A

hőhatásövezet a 22.-23. keménységmérési pontig tart és ez arra enged következtetni,

hogy a részlegesen átkristályosodott zónában kilágyulás történhetett. A

legszélsőségesebb eredmények az OK 12.50-es hozaganyaggal hegesztett kötés

esetében születtek, ugyanis itt mérhető a legmagasabb és legalacsonyabb

keménységérték is, szám szerint 254 – 464 HV10 között ingadoznak a mért értékek.

A rugókalap anyagának hőhatásövezetében is megnő a keménység az eredeti

értékekhez képest, de itt a három különböző eljárással készült darabok mérési

eredményei sokkal hasonlóbb tendenciát mutatnak.

Az OK 16.95-ös hozaganyaggal hegesztett kötés eredményezte a legalacsonyabb

varratkeménységet, ez átlagosan 201 HV10, és az OK 55.00 hozaganyaggal készült a

legkeményebb varrat, ennek átlagos értéke 244 HV10.

A keménységmérési értékek igazolják, hogy növelt szilárdságú acélok

hőhatásövezete általában az alapanyagénál kedvezőtlenebb tulajdonságokkal

rendelkező sávokból áll. Keménységcsúcsok gyors hűlés esetén alakulnak ki, ekkor az

acél beedződik és elveszti szívósságát, esetünkben ez a növelt szilárdságú acélok

hegesztése esetén ajánlott előmelegítés elhagyására vezethető vissza. Ezért a nemesített

acélok hegesztése során a lehető legkisebb kilágyulás és felkeményedés érdekében a

helyesen megválasztott előmelegítéssel és a korlátozott, állandó vonalenergia

betartásával lehetnének elérhetőek a követelmények.

46

8. ÖSSZEHASONLÍTÓ KÖLTSÉGELEMZÉS

Az előző pontokban roncsolásos és roncsolásmentes vizsgálatok alapján vizsgáltuk

meg a különböző hozaganyagokkal készült kötéseket, azonban célszerű a gazdasági

szempontokat is figyelembe venni, hogy az adott gyártmányt a lehető

legköltséghatékonyabb módon tudjuk elkészíteni. Ezért ebben a pontban

összehasonlítom az adott varrat elkészítési költségeit mindhárom esetre.

8.1. Hegesztéstechnológiai normaképzés

A hegesztéstechnológiai költségtényezőkben szerepelő normaalapok (TN -

munkanorma, MÁ - anyagnorma) képzése nemcsak a gazdaságossági elemzések számára

döntő fontosságú, hanem a hegesztői munka elszámolásának alapja is [26].

Az időnorma teljesítménykövetelmény, amely előírja az adott mennyiségű munka

elvégzésének idejét, vagyis a munka hatékonyságát. Viszont magasabb minőségi

osztályú hegesztett kötések készítésekor célszerűbb a munka elvégzésének ideje helyett

a javítás nélkül elérendő minőségi szintet előírni [18].

Az elvégzendő munka normaidejét és anyagnormáját a normaalap és az elvégzendő

munka mennyiségének szorzatából kapjuk [18].

A normaképzésnek három módját használjuk [18]:

- műszaki normaképzés: a normaalapokat műszaki számítások és/vagy

mérések alapján képezzük (a mérésekkel egy-egy fizikai jellemzőt

határozunk meg)

- statisztikai norma: a normaalap képzés az elvégzett munka statisztikai

elemzésével készül

- becsült norma: a normaalapokat a hasonló jellegű munkákon szerzett

tapasztalatok alapján becsüljük meg.

A munka- és az anyagnormaalap képzése is a hegesztett kötés létrehozásához

szükséges varrat keresztmetszetének meghatározásából indul ki.

47

A varratkeresztmetszet általában két részből tevődik össze: az egyik része a

megömlesztett alapanyag mennyiségével arányos, míg a másik része a varratfémbe

olvadt elektróda, illetve hegesztőpálca mennyiségével.

8.1.1. Varratkeresztmetszet és varrattömeg meghatározása

A varratkeresztmetszet és varrattömeg meghatározására két módszer alkalmazható:

- Képlet alapján a keresztmetszet közelítő számítása, majd ezek alapján a varrat

fajlagos tömegének számítása az arra alkalmas képlettel.

- Táblázatból megkeressük az alkalmazott varrattípust és leolvassuk az 1 m-re eső

varrattömegét.

Varratkeresztmetszet közelítő számítása:

Az általam vizsgált fél Y varratkialakításhoz nem találtam számítási egyenletet, ezért

V varratként számítom, majd a kapott varratkeresztmetszet értéket megfelezem.

26. ábra: V varratkeresztmetszet a számításhoz

𝐴0 = 𝑠𝑏 + 𝑠2𝑡𝑔𝛼

2+

2ℎ (𝑏 +2𝑠𝑡𝑔𝛼

2)

3 (1)

s = 7 mm, α = 45°, b = 0 mm, h = 1,5 mm A0 = 28 mm2

Varrat fajlagos (1 m-re eső) tömege kg-ban:

𝑚𝑣 =𝐴0 ∙ 𝜌

1000 [𝑘𝑔/𝑚] (2)

ahol: A0 a varratkeresztmetszet, mm2

ρ a sűrűség, g/cm3

Ezek alapján a varrat méterenkénti tömege: mv = 268 g/m

48

8.1.2. Munkanorma meghatározása

A munkanormának a hegesztés tényleges elvégzési idején (főidőn) kívül

tartalmaznia kell [18]:

- az előkészületi, befejezési és munkahelykiszolgálási műveletek idejét, valamint

- a mellékidőt (a munkadarabok hegesztési helyzetbe hozási ideje).

Az ezen idők meghatározására szolgáló szakirodalmi ajánlások és képletek

sorozatgyártásra vannak kidolgozva így csak azon körülmények között szolgáltat

megbízható becsléseket a különböző feladatok elvégzésének idejére. A legpontosabb

adatokat úgy tudnánk meghatározni, ha lemérnénk az egyes műveletekhez szükséges

időket a cégen belül, mely adatokat a későbbiekben fel tudnunk használni más

gyártmányok költségelemzéséhez, költségszámításaihoz [26].

Mivel ennek a feladat elvégzése összetett, sok időt kívánó tevékenység, így

egyszerűsítésekkel kell élnünk a feladat további megoldása során. A vizsgált eljárások

minden esetben kézi ívhegesztő eljárások, így a gyártás során felmerülő egyéb feladatok

- rajzolvasás, gépek beüzemelése, hegesztő beöltözése, munkadarab beállítása

hegesztéshez, mozgatási feladatokhoz szükséges idők, stb. - nem mutatnak nagy eltérést

a különböző ívhegesztő eljárásoknál, így a továbbiakban csak a hegesztési főidőt

vesszük a munkanorma alatt. Így ezzel az egyszerűsítéssel nem követünk el nagyobb

hibát, pontatlanságot, mintha minden egyes értéket megpróbálnánk számítani úgy, hogy

az az adott cégünk esetében nem teljesen megfelelő eredményeket szolgáltatna [26].

Hegesztési főidők:

- Bevont elektródás kézi ívhegesztés OK 55.00 hozaganyaggal:

vheg = 0,11 m/min Tf = 1 * 8,83 min/m = 8,83 min/m 1 soros varratra

- Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés OK Aristorod 12.50 hozaganyaggal:

vheg = 0,21 m/min Tf = 1 * 4,83 min/m = 4,83 min/m 1 soros varratra

- Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés OK Autrod 16.95 hozaganyaggal:

vheg = 0,20 m/min Tf = 1 * 5 min/m = 5 min/m 1 soros varratra

49

8.1.3. Anyagnormaalap meghatározása

Bevont elektródás kézi ívhegesztés

Az elektróda átmérőként szükséges elektróda mennyisége [26]:

𝑀𝑁𝑖 = 𝑛𝑖 ∙ 𝑚𝑒𝑖 ∙ 𝜑𝑖 ∙100

𝑅𝑁𝑖

[𝑘𝑔/𝑚] (3)

ahol: MNi az i-edik elektróda-normaalap, kg/m

mei az elektróda tömege (katalógusból) kg/db

ni az i-edik elektródszükséglet m-ként (katalógusból) db/m

φi módosító tényező

RNi az i-edik elektróda névleges kihozatala (katalógusból)

Így a teljes elektródanorma:

𝑀𝑁 = ∑ 𝑀𝑁𝑖

𝑛

𝑖=1

[𝑘𝑔/𝑚] (4)

OK 55.00 - ∅ 3,2 x 350 bázikus elektróda felhasználásával:

mei = 0,039 kg/db, ni = 11 db/m, φi = 1 (mivel a varrat elhelyezkedése vízszintes

síkban, felülről van illetve álló testhelyzetben könnyen hozzáférhető helyen)

RNi =126%

𝑀𝑁𝑖 = 𝑛𝑖 ∙ 𝑚𝑒𝑖 ∙ 𝜑𝑖 ∙100

𝑅𝑁𝑖

= 11 ∙ 0,039 ∙ 1 ∙100

126= 0,34 𝑘𝑔/𝑚

Mivel esetemben a varrat egy sorral készült, így a teljes elektródanorma:

𝑀𝑁 = 0,34 𝑘𝑔/𝑚

Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés:

Hegesztőhuzal felhasználás átmérőként

𝑀𝑁ℎ =𝐴𝑣 ∙ 𝜌

𝑓 ∙ 1000= 0,0087𝐴𝑣 [𝑘𝑔/𝑚] (5)

ahol: Av a feltöltendő varratkeresztmetszet, mm2 (megegyezik a korábban

számított A0-al)

ρ a hegesztőhuzal sűrűsége, g/cm3 (általában 7,8 g/cm3)

f fröcskölési veszteséget feltételező tényező (pl.: 10%-os veszteség

esetén f=0,9)

50

OK Aristorod 12.50 - ∅1,0 mm-es G3Si1 huzalelektróda választva:

𝑀𝑁ℎ =𝐴𝑣 ∙ 𝜌

𝑓 ∙ 1000= 0,0087𝐴𝑣 = 0,0087 ∙ 28 = 0,2436 𝑘𝑔/𝑚

MNh = 0,2436 kg/m

A gázfogyasztás mértéke 15 l/min-nek vehető.

Védőgáz felhasználás:

𝑀𝐶𝑜𝑟𝑔𝑜𝑛 = 15 𝑙

𝑚𝑖𝑛∙ 𝑇𝑓 [𝑙/𝑚] (6)

ahol: Tf a hegesztési főidő, min/m

𝑀𝐶𝑜𝑟𝑔𝑜𝑛 = 15 𝑙

𝑚𝑖𝑛∙ 4,83

𝑚𝑖𝑛

𝑚= 72,45 𝑙/𝑚

7 m3 töltetű gázpalackot 23100 Ft-ért vásárolva 3,3 Ft/liter egységáru Corgon gázt

kapunk. Így egy méter varrat elkészítéséhez a plusz gázköltség:

𝐾𝐶𝑜𝑟𝑔𝑜𝑛 = 72,45 𝑙

𝑚∙ 3,3

𝐹𝑡

𝑙= 239 𝐹𝑡/𝑚

KCorgon = 239 Ft/m

OK Autrod 16.95 - ∅1,0 mm-es G 18 8 Mn huzalelektróda választva:

𝑀𝑁ℎ =𝐴𝑣 ∙ 𝜌

𝑓 ∙ 1000= 0,0087𝐴𝑣 = 0,0087 ∙ 28 = 0,2436 𝑘𝑔/𝑚

MNh = 0,2436 kg/m

Védőgáz felhasználás:

𝑀𝐶𝑜𝑟𝑛𝑖𝑔𝑜𝑛 = 15 𝑙

𝑚𝑖𝑛∙ 5

𝑚𝑖𝑛

𝑚= 75 𝑙/𝑚

10 m3 töltetű gázpalackot 31000 Ft-ért vásárolva 3,1 Ft/liter egységáru Cornigon

gázt kapunk. Így egy méter varrat elkészítéséhez a plusz gázköltség:

𝐾𝐶𝑜𝑟𝑛𝑖𝑔𝑜𝑛 = 75 𝑙

𝑚∙ 3,1

𝐹𝑡

𝑙= 232 𝐹𝑡/𝑚

KCornigon = 232 Ft/m

51

8.2. Költségelemek meghatározása

A költségszámításra árkalkulációhoz vagy gazdaságosság meghatározásához van

szükség.

A gazdaságossági vizsgálat általában összehasonlító vizsgálat annak eldöntésére,

hogy a gyártás bizonyos feltételeinek változatai, illetve az alkalmazott eljárások közül

melyik javítja a termék jövedelmezőségét [18].

A hegesztéstechnológiák kalkulációs számítását vagy gazdaságossági vizsgálatát a

technológiai költségek összehasonlításával végezzük. A darabszámukkal jellemezhető

eljárásokat (pl. ponthegesztés) az egy varratra eső, a folyamatos varratokat képező

eljárások esetében pedig a varrat hosszegységére eső költségeket alkalmazunk. A

Ft/varrat és a Ft/m mértékegységeken kívül találkozhatunk még a Ft/kg mértékegységű

költségmegadással, melyet az eljárásvizsgálatok (különféle elektródák, hegesztőgépek,

stb.) összehasonlítására alkalmaznak, és ugyan úgy képezhető, mint a Ft/m

mértékegység, csak a vetítési alap a varratfém tömege [18].

Az egyéb felmerülő költségeket közvetett és közvetlen költségek csoportjába lehet

sorolni, ahogy ezt a 17. táblázat is szemlélteti [18].

Közvetlen költségek Közvetett költség

KB Bér- és bérarányos költségek

KHA Hegesztőanyag költségek

KG Hegesztőgép költségek

KE Energiaköltségek

KL Egyéb közvetlen költségek

KÁ Általános költségek

17. táblázat: Költségelemek

8.2.1. Bérköltségek

A bérköltségek meghatározásához figyelembe kell venni a közvetlen bérek

közterheit és a kiegészítő fizetéseket (túlórapótlék, béralapú kifizetések, stb.) is.

𝐵 = 𝐵𝐾(1 + 𝑧) [𝐹𝑡/ℎ] (7)

ahol: BK közvetlen bér, Ft/h

z a közvetlen bérarányok kifizetések kulcsa

B az időegységre eső bér jellegű kifizetések, Ft/h

52

𝐵 = 𝐵𝐾(1 + 𝑧) = 800𝐹𝑡

ℎ∙ (1 + 0,27) = 1016 𝐹𝑡/ℎ

A varrat hosszegységére jutó bérköltségek:

𝐾𝐵 = 𝑇𝑁 ∙ 𝐵 [𝐹𝑡/𝑚] (8)

ahol: TN a vizsgált varrat elkészítésének fajlagos munkaidő szükséglete

(időnormaalapja), h/m

Bevont elektródás kézi ívhegesztés:

𝐾𝐵 = 𝑇𝑁 ∙ 𝐵 = 0,1472ℎ

𝑚∙ 1016

𝐹𝑡

ℎ= 149,52 𝐹𝑡/𝑚

KB = 149,52 Ft/m

Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés:

OK Aristorod 12.50 huzalelektródával:

𝐾𝐵 = 𝑇𝑁 ∙ 𝐵 = 0,0805ℎ

𝑚∙ 1016

𝐹𝑡

ℎ= 81,79 𝐹𝑡/𝑚

KB = 81,79 Ft/m

OK Autrod 16.95 huzalelektródával:

𝐾𝐵 = 𝑇𝑁 ∙ 𝐵 = 0,0833ℎ

𝑚∙ 1016

𝐹𝑡

ℎ= 84,667 𝐹𝑡/𝑚

KB = 84,67 Ft/m

8.2.2. Hegesztőanyag költségek

Hegesztőanyagnak a varrat képzésében közvetlenül részt vevő anyagokat (bevont

elektróda, elektródahuzal, fedőpor, védőgáz stb.) tekintjük. Nem hegesztőanyag az AWI

hegesztés, a villamos ponthegesztés stb. kopó, de nem fogyó elektródja: ezek

szerszámok.

A hegesztőanyag egységára:

Á𝐻𝐴 = á𝐻𝐴 ∙ (1 + 𝑥) [𝐹𝑡/𝑎𝑙𝑎𝑝𝑚𝑒𝑛𝑛𝑦𝑖𝑠é𝑔] (9)

ahol: áHA a hegesztőanyag beszerzési ára, Ft/ alapmennyiség

x az anyagigazgatási költségkulcs

ÁHA a hegesztőanyag alapmennyiségre vonatkoztatott ára,

Ft/alapmennyiség

53

OK 55.00 bázikus elektróda: ∅3,2 mm – áHA = 1126 Ft/kg [27]

Á𝐻𝐴 ∅3,2 = á𝐻𝐴 ∙ (1 + 𝑥) = 1126 𝐹𝑡/𝑘𝑔 ∙ (1 + 0,27) = 1430 𝐹𝑡/𝑘𝑔

OK Aristorod 12.50 huzalelektróda: ∅1,0 mm – áHA = 838 Ft/kg [28]

Á𝐻𝐴 = á𝐻𝐴 ∙ (1 + 𝑥) = 838 𝐹𝑡/𝑘𝑔 ∙ (1 + 0,27) = 1065 𝐹𝑡/𝑘g

OK Autrod 16.95 huzalelektróda: ∅1,0 mm – áHA = 2022 Ft/kg [29]

Á𝐻𝐴 = á𝐻𝐴 ∙ (1 + 𝑥) = 2022 𝐹𝑡/𝑘𝑔 ∙ (1 + 0,27) = 2568 𝐹𝑡/𝑘g

A varratképzéshez szükséges hegesztőanyag mennyiségét fajtánként és méterenként

az anyagnorma adja meg:

𝐾𝐻𝐴 = ∑ Á𝐻𝐴𝑖 ∙ 𝑀𝐴𝑖

𝑛

𝑖=1

[𝐹𝑡/𝑚] (10)

ahol: MAi az anyagnormaalap, amely a hosszegység hegesztéséhez szükséges

hegesztőanyagot adja meg, alapegység/m (kg/m)

OK 55.00 bázikus elektróda:

𝐾𝐻𝐴 = ∑ Á𝐻𝐴𝑖 ∙ 𝑀𝐴𝑖

𝑛

𝑖=1

= 1430𝐹𝑡

𝑘𝑔∙ 0,34

𝑘𝑔

𝑚

KHA = 486,20 Ft/m

OK Aristorod 12.50 huzalelektróda:

𝐾𝐻𝐴 = ∑ Á𝐻𝐴𝑖 ∙ 𝑀𝐴𝑖

𝑛

𝑖=1

= 1065𝐹𝑡

𝑘𝑔∙ 0,2436

𝑘𝑔

𝑚= 259,43 𝐹𝑡/𝑚

KHA = 259,43 Ft/m + 239 Ft/m gázköltség = 498,43 Ft/m

OK Autrod 16.95 huzalelektróda:

𝐾𝐻𝐴 = ∑ Á𝐻𝐴𝑖 ∙ 𝑀𝐴𝑖

𝑛

𝑖=1

= 2568𝐹𝑡

𝑘𝑔∙ 0,2436

𝑘𝑔

𝑚= 625,56 𝐹𝑡/𝑚

KHA = 625,56 Ft/m + 232 Ft/m gázköltség = 857,56 Ft/m

A költségelem megállapításának pontossága az anyagnorma helyességétől függ.

54

8.2.3. Hegesztőgép költségek

Gépköltségként a megtérülési (amortizációs) és karbantartási, javítási költségeket

vesszük számításba.

𝐾𝐺 = 𝐾𝑎𝑚 + 𝐾𝑘𝑗 [𝐹𝑡/𝑚] (11)

A megtérülési költség:

𝐾𝑎𝑚 =𝐵𝐺 ∙ 𝑇𝑁

𝑎 ∙ 𝑇ü ∙ η𝑚

[𝐹𝑡/𝑚] (12)

ahol: BG a hegesztőgép beruházási költsége, Ft

TN a vizsgált varrat elkészítésének időnorma alapja, h/m

a megtérülési idő, év

TÜ évenkénti üzemóra, h/év

ηm a műszak kihasználás foka

Gépberuházás során, törekedni kell arra, hogy ne csak az aktuális feladat ellátására

megfelelő gépet válasszuk ki, hanem amivel a későbbi megrendeléseinknek is eleget

tudunk tenni. Ezért célszerűbb egy nagyobb teljesítményű gép megvétele, amivel a

nagyobb teljesítményigényű hegesztési feladatokat is el tudjuk látni. Így szélesebb körű

lehet a cég által gyártani képes hegesztett szerkezetek palettája [18].

Bevontelektródás kézi ívhegesztés:

A bevontelektródás kézi ívhegesztés és az argon védőgázas W elektródos

ívhegesztéshez használatos gépek áramforrásának jelleggörbéje megegyezik,

áramerősségtartó azaz eső karakterisztikájú, így nem szükséges két különböző gép

megvétele. A két eljárást egy géppel is meg lehet valósítani. Viszont gyártásnál

célszerűbb egy hordozhatóbb kivitelű inverteres kézi ívhegesztő beszerzése, mely a

helyszíni szereléseknél is jobban használható [18].

Egy újonnan vásárolt FRONIUS TransPocket 1500 hegesztő inverter ára 203.200 Ft

[30].

𝐾𝑎𝑚 =𝐵𝐺 ∙ 𝑇𝑁

𝑎 ∙ 𝑇ü ∙ η𝑚

=203200 𝐹𝑡 ∙ 0,1472

ℎ𝑚

10 é𝑣 ∙ 2032ℎ

é𝑣∙ 0,5

= 2,94 𝐹𝑡/𝑚

Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés:

Egy újonnan vásárolt FRONIUS Vario Synergic 4000 hegesztőgép ára 1.174.000 Ft

[31].

55

OK Aristorod 12.50 huzalelektródával:

𝐾𝑎𝑚 =𝐵𝐺 ∙ 𝑇𝑁

𝑎 ∙ 𝑇ü ∙ η𝑚

=1174000 𝐹𝑡 ∙ 0,0805

ℎ𝑚

10 é𝑣 ∙ 2032 ℎ

é𝑣∙ 0,5

= 9,30 𝐹𝑡/𝑚

OK Autrod 16.95 huzalelektródával:

𝐾𝑎𝑚 =𝐵𝐺 ∙ 𝑇𝑁

𝑎 ∙ 𝑇ü ∙ η𝑚

=1174000 𝐹𝑡 ∙ 0,0833

ℎ𝑚

10 é𝑣 ∙ 2032 ℎ

é𝑣∙ 0,5

= 9,63 𝐹𝑡/𝑚

A karbantartási és javítási költség:

𝐾𝑘𝑗 =𝐽 ∙ 𝑇𝑁

𝑇ü ∙ ηü

[𝐹𝑡/𝑚] (13)

ahol: J az évi karbantartási és javítási költség, beleértve az ehhez felhasznált

(nem kopó jellegű) alkatrészek árát is, Ft/m

ηü a gép kihasználtsági foka

A javítási és karbantartási költségek meghatározása egyszerű abban az esetben, ha a

gépeket szerződéses árért javítja a szervíz. Viszont ennek hiányában egy kevésbé pontos

számítással a gép bonyolultsági fokától függően (01…0,2)BG évenkénti költséget

vehetünk számításba a géptípusától és a műszakszámától függően [18].

Bevontelektródás kézi ívhegesztés:

𝐾𝑘𝑗 =𝐽 ∙ 𝑇𝑁

𝑇ü ∙ ηü

=30480 𝐹𝑡 ∙ 0,1472

ℎ𝑚

2032 ℎ

é𝑣∙ 0,5

= 4,42 𝐹𝑡/𝑚

𝐾𝐺 = 𝐾𝑎𝑚 + 𝐾𝑘𝑗 = 2,94𝐹𝑡

𝑚+ 4,42

𝐹𝑡

𝑚= 7,36 𝐹𝑡/𝑚

KG = 7,36 Ft/m

Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés:

OK Aristorod 12.50 huzalelektródával:

𝐾𝑘𝑗 =𝐽 ∙ 𝑇𝑁

𝑇ü ∙ ηü

=176100 𝐹𝑡 ∙ 0,0805

ℎ𝑚

2032 ℎ

é𝑣∙ 0,5

= 13,95 𝐹𝑡/𝑚

𝐾𝐺 = 𝐾𝑎𝑚 + 𝐾𝑘𝑗 = 9,30𝐹𝑡

𝑚+ 13,95

𝐹𝑡

𝑚= 23,25 𝐹𝑡/𝑚

KG = 23,25 Ft/m

56

OK Autrod 16.95 huzalelektródával:

𝐾𝑘𝑗 =𝐽 ∙ 𝑇𝑁

𝑇ü ∙ ηü

=176100 𝐹𝑡 ∙ 0,0833

ℎ𝑚

2032 ℎ

é𝑣∙ 0,5

= 14,44 𝐹𝑡/𝑚

𝐾𝐺 = 𝐾𝑎𝑚 + 𝐾𝑘𝑗 = 9,63𝐹𝑡

𝑚+ 14,44

𝐹𝑡

𝑚= 24,07 𝐹𝑡/𝑚

KG = 24,07 Ft/m

8.2.4. Energia költség

Határozzuk meg a vizsgált varrat létrehozásához szükséges energiát. A villamos

hegesztés teljesítményigénye:

𝑃ℎ =𝑈 ∙ 𝐼

1000 ∙ 𝜂 [𝑘𝑊] (14)

ahol: U feszültség, V

I áramerősség, A

η az áramforrás hatásfoka

Bevont elektródás kézi ívhegesztés:

𝑃ℎ =𝑈 ∙ 𝐼

1000 ∙ 𝜂=

23 𝑉 ∙ 130 𝐴

1000 ∙ 0,8= 3,74 𝑘𝑊

Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés:

OK Aristorod 12.50 huzalelektródával:

𝑃ℎ =𝑈 ∙ 𝐼

1000 ∙ 𝜂=

33 𝑉 ∙ 240 𝐴

1000 ∙ 0,8= 9,9 𝑘𝑊

OK Autrod 16.95 huzalelektródával:

𝑃ℎ =𝑈 ∙ 𝐼

1000 ∙ 𝜂=

34 𝑉 ∙ 240 𝐴

1000 ∙ 0,8= 10,2 𝑘𝑊

A villamos hegesztés energiaigénye:

𝐸ℎ = 𝑃ℎ ∙ 𝑇𝑁 [𝑘𝑊ℎ/𝑚] (15)

ahol: TN a vizsgált varrat elkészítésének időnorma alapja, h/m

Bevont elektródás kézi ívhegesztés:

𝐸ℎ = 𝑃ℎ ∙ 𝑇𝑁 = 3,74 𝑘𝑊 ∙ 0,1472ℎ

𝑚= 0,55 𝑘𝑊ℎ/𝑚

57

Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés:

OK Aristorod 12.50 huzalelektródával:

𝐸ℎ = 𝑃ℎ ∙ 𝑇𝑁 = 9,9 𝑘𝑊 ∙ 0,0805ℎ

𝑚= 0,80 𝑘𝑊ℎ/𝑚

OK Autrod 16.95 huzalelektródával:

𝐸ℎ = 𝑃ℎ ∙ 𝑇𝑁 = 10,2 𝑘𝑊 ∙ 0,0833ℎ

𝑚= 0,85 𝑘𝑊ℎ/𝑚

Ebből a villamosenergia költség:

𝐾𝐸 = 𝐸ℎ ∙ Á𝐸 [𝐹𝑡/𝑚] (16)

ahol: ÁE a villamos energia ára, Ft/kWh

Bevont elektródás kézi ívhegesztés:

𝐾𝐸 = 𝐸ℎ ∙ Á𝐸 = 0,55𝑘𝑊ℎ

𝑚∙ 51,4395

𝐹𝑡

𝑘𝑊ℎ= 28,30 𝐹𝑡/𝑚

KE = 29,32 Ft/m

Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés:

OK Aristorod 12.50 huzalelektródával:

𝐾𝐸 = 𝐸ℎ ∙ Á𝐸 = 0,80𝑘𝑊ℎ

𝑚∙ 51,4395

𝐹𝑡

𝑘𝑊ℎ= 41,15 𝐹𝑡/𝑚

KE = 41,15 Ft/m

OK Autrod 16.95 huzalelektródával:

𝐾𝐸 = 𝐸ℎ ∙ Á𝐸 = 0,85𝑘𝑊ℎ

𝑚∙ 51,4395

𝐹𝑡

𝑘𝑊ℎ= 43,72 𝐹𝑡/𝑚

KE = 43,72 Ft/m

58

8.3. A leggazdaságosabb hegesztő eljárás kiválasztása

A költségszámítások elvégzése után, lehetőségünk nyílik a különböző eljárások

összehasonlítására gazdasági szempont alapján. A számítások során meghatároztam a

varrat elkészítésének méterenkénti bér-, hegesztőanyag-, gép- és energiaköltségeit,

ezáltal kiválasztható a leggazdaságosabb hegesztő eljárás, amit célszerű a gyártás során

alkalmazni. A 18. táblázatban összegeztem a számítások után kapott eredményeket, és

a három szóba jöhető technológiát 1-től 3-ig terjedő skálán értékeltem (az 1-es a

legjobb), így lehetőség van a különböző költségeket összehasonlítani [26].

Hegesztő eljárás 111 135

Hozaganyag OK 55.00 OK Aristorod 12.50 OK Autrod 16.95

Bérköltség 149,52

Ft

m 81,79

Ft

m 84,67

Ft

m

3 1 2

Hegesztőanyag

költség

486,20 Ft

m 498,43

Ft

m 857,56

Ft

m

1 2 3

Gépköltség 7,36

Ft

m 23,25

Ft

m 24,07

Ft

m

1 2 3

Energiaköltség 28,30

Ft

m 41,15

Ft

m 43,72

Ft

m

1 2 3

Összesítés 671,38

𝐅𝐭

𝐦 644,62

𝐅𝐭

𝐦 1010,02

𝐅𝐭

𝐦

2 1 3

18. táblázat: Költségszámítások eredményei

Hegesztő eljárások közül azt célszerű választani, amelyiknek nagyobb a leolvadási

teljesítménye, mert így tudjuk a leggyorsabban meghegeszteni egységnyi hosszon az

azonos varratkeresztmetszetet, tehát ez termelékenység és gazdaságosság

szempontjából kedvezőbb, mert így kevesebb védőgázra, hegesztő áramra, és dolgozói

erőforrásra van szükség, ezáltal megtakarítást érhetünk el. Ezek alapján a védőgázas

fogyóelektródás ívhegesztést célravezető alkalmazni, mert nagyobb a leolvadási

teljesítménye, mint a bevontelektródás kézi ívhegesztésnek. Ezt a döntést a számítási

eredmények is alátámasztják, mivel az OK Aristorod 12.50-es hozaganyaggal készült

varrat méterenkénti költsége a legkedvezőbb összességében. Szemléltetésképpen az

egyes költségelemek egymáshoz képesti arányát a 27. ábrán mutatom be.

59

27. ábra: Hegesztő eljárások részköltségeinek megoszlása

Minden esetben a költségek túlnyomó részét a hegesztőanyag költsége teszi ki.

Egyértelműen látszik, hogy az Autrod OK 16.95-ös hozaganyagot gazdasági

szempontból nem éri meg alkalmazni a kimagaslóan magas hegesztőanyag költsége

miatt. Habár a 111-es eljárás bizonyul az esetek zömében a legkedvezőbbnek, a hosszú

hegesztési idője úgy megemeli a bérköltséget, hogy nem sokkal lemaradva ugyan, de

csak a második legkedvezőbb eljárásnak bizonyul. A 135-ös eljárások mellett szól még,

hogy a kötés elkészítése közel fele annyi időbe telik, mint a 111-es eljárással, ebből

kifolyólag termelékenyebb gyártást eredményez.

A cégnél mindkét hegesztési technológiát alkalmazzák már, így kiesne a beruházási

költség, ami egy új berendezés megvételekor felmerülne, tovább csökkentve ezzel a

költségeket.

671,38 Ft/m 644,62 Ft/m

1010,02 Ft/m

0

200

400

600

800

1000

OK 55.00 Aristorod OK 12.50 Autrod OK 16.95

Var

rat

fajl

ago

s kö

ltsé

ge [

Ft/m

]

Bérköltség Hegesztőanyag költség Gépköltség Energiaköltség

60

ÖSSZEGZÉS

Diplomamunkámban egy vasúti kocsi rugófüggesztő csapszegének hegesztésével

foglalkoztam. A vasúti jármű szerkezetének ismertetése után részletesen kitértem a

felhasználható anyagminőségek összehasonlítására mind a csapszeg, mind a rugókalap

esetében. A rugókalap acélöntvényből készül, a csapszeg anyagát pedig célszerű

nemesítéssel vagy betétedzéssel növelt szilárdságú acélnak megválasztani, hogy

ellenálljon a dinamikus hatásoknak és az ismétlődő igénybevételeknek. Több alternatíva

közül, végül a 25CrMo4 nemesített acélból és az E230-400Ms C2 acélöntvényből

készültek a hegesztett próbakötések.

Dolgozatom következő részében a kötések létrehozása során alkalmazott két

hegesztőeljárást, a védőgázas fogyóelektródás ívhegesztést és a bevontelektródás kézi

ívhegesztést mutattam be. Ezt követte a hegesztési kísérletek megtervezése, az előzetes

hegesztési utasítások (pWPS) elkészítése. Két különböző gyártási eljárású és vegyi

összetételű acélminőséggel szeretnénk dolgozni, ebből kifolyólag a hegesztésük

nagyobb odafigyelést igényel. Ezért összefoglaltam miket érdemes szem előtt tartani

nemesítéssel hőkezelt acélok, valamint az acélöntvények hegesztése során. Három

eltérő hozaganyaggal készültek kötések, egy Mn-Si ötvözésű G3Si1 huzalelektródával

(ESAB OK Aristorod 12.50), egy Cr-Ni-Mn ötvözésű korrózióálló huzalelektródával

(ESAB OK Autrod 16.95) és egy bázikus bevonatú elektródával (OK 55.00). A kötések

elkészülése után elvégeztem a szabvány által előírt roncsolásos és roncsolásmentes

vizsgálatokat, majd kiértékeltem a kapott eredményeket.

A makroszkopikus felvételek alapján láthattuk, hogy teljes mélységű beolvadás

egyik darabnál sem teljesült, viszont mindhárom eljárással sikerült teljesíteni az előírt 5

mm vastagságú varratot.

A keménységmérés során kapott keménységi értékek eloszlása egyenletesebbnek

bizonyult a 111-es eljárás esetén, nem volt tapasztalható olyan nagymértékű

felkeményedés, mint a VFI eljárásnál. A keménységcsúcsok gyors hűlés esetén

alakulnak ki, ekkor az acél beedződik és elveszti szívósságát, ezért véleményem szerint

a hűlési idő növelésével csökkenthető lenne a keménység értéke, mégis alkalmazni

kellene a növelt szilárdságú acélokhoz ajánlott előmelegítést hegesztés előtt.

61

Diplomamunkám utolsó fejezetében összehasonlító költségelemzést végeztem a

három eljárásváltozatra. Számításba vettem a bér-, hegesztőanyag-, gép- és

energiaköltségeket, és azt az eredményt kaptam, hogy gazdaságossági szempontból az

Aristorod OK 12.50-es hozaganyagot alkalmazva a védőgázas fogyóelektródás

ívhegesztés a legköltséghatékonyabb eljárás.

62

SUMMARY

In my thesis I introduced the bolt and the spring suspension welding of the wagon.

After I presented the structure of wagon, I detailed the usable materials both for the bolt

and for the spring cover. The spring cover made from steel cast, the bolt made from

tempered steel or pack-hardening steel, in order to resist dynamic effect and periodic

stress. From several options, finally, the welded joints made from 25CrMo4 tempered

steel and E230-400Ms C2 steel cast.

In the next part of my essay, I presented two applied welding processes: gas metal

arc welding (135) and shielded metal arc welding (111). After that, followed the

planning of weld test and the making of preliminary welding procedure specification

(pWPS). Because of we would like to work with the two different producing process

and chemical composition steels, their welding demand more attention. I summarized

what have to keep in view welding of tempered steel and steel cast. The joints were

made by three different filler materials, the first is a bare Mn-Si-alloyed G3Si1 solid

wire for the GMAW of non-alloyed steels (ESAB OK Aristorod 12.50), the second is a

corrosion resisting chromium-nickel-manganese wire for welding of austenitic stainless

alloys of 18% Cr, 8% Ni, 7% Mn types (ESAB OK Autrod 16.95) and the third is basic

covered stick electrode for welding high strength low-alloy steels (OK 55.00). After the

joints were finished, I fulfilled the prescribed destructive and non-destrucktive testing

by standards and evaluated the results.

As we can see on the macroscopic photograph, full depth fusion was not fulfill, but

the required 5 mm weld thickness was attained with all three processes.

The hardness values of hardness test showed more constant dispersion with the

process of 111, there can not be seen as substantial hardening as with GMAW process.

Hardening are evolving in case of fast cooling, the steel becomes hardened and looses

its toughness at this time. In my opinion, the value of hardness could be reduced with

the cooling time increase, preheating before welding should be applied as the standard

offers for increased strength steels.

63

In the last chapter of my thesis, I performed comparative cost analysis between the

three welding processes. I took into consideration the charge of wage, welding material,

machine and energy. I was led to the conclusion, that gas metal arc welding with

Aristorod OK 12.50 filler material is the most economical process.

64

IRODALOMJEGYZÉK

[1] TS Hungaria Kft., http://www.tshungaria.hu/ (2016. december 2.)

[2] Zobory, I.; Gáti, B.; Kádár, L.; Hadházi, D.: Járművek és mobilgépek I., BME,

2012

[3] Dr. Zvikli, S.: Vasúti járművek, járműszerkezetek

http://rs1.sze.hu/~zvikli/Eloadas_vazlatok1/VAS_JMSZERK_EV1.pdf

[4] Dr. Horváth, T.: Vasúti kocsik forgóvázai, Budapest, 1987.

[5] Dr. Koncsik, Zs.: Korszerű anyagok és anyagválasztás, 1. előadás

[6] http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/szakkepzes/gepeszet/gepeszeti-szakismeretek-

3/dinamikusan-igenybevett-tengely-hokezelese/dinamikusan-igenybevett-tengely-

hokezelese (2016. december 2.)

[7] Dr. Balogh, A.; Dr. Schäffer, J.; Dr. Tisza, M.: Mechanikai Technológiák, Miskolc,

2007

[8] Szombatfalvy, Á.: Szerkezeti elemek tervezésének technológiai szempontjai,

Budapest, 1981

[9] Dr. Kisfaludy, A.; Borossay, B.: Acélok hőkezelésének alapjai, Budapesti Műszaki

Főiskola, 2004.

[10] MSZ EN 10083:2006

[11] Böhler katalógus: Szerszámacélok és nemesacélok

[12] MSZ EN 10084:2008

[13] http://www.lucefin.com/wp-content/files_mf/20crmo5en65.pdf

(2016. december 2.)

[14] Béres, L.; Komócsin, M.: Acélok, öntöttvasak javító- és felrakóhegesztése,

Budapest, 1995

[15] http://users.atw.hu/mm-tavokt/dokumentumok/files/Anyagismeret/Szabvanyos-

acelok-es-ontottvasak.doc. (2016. december 2.)

[16] http://search.totalmateria.com/ NF EN 10293:2005; DIN EN 10293:2005

[17] Baránszky-Jób, I.: Hegesztési kézkönyv, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1985.

[18] Szunyogh, L.: Hegesztés és rokon technológiák Kézikönyv, Gépipari

Tudományos Egyesület, Budapest, 2007.

65

[19] Böhler Welding, Böhler Kereskedelmi Kft.

[20] Komócsin, M.: Anyagok hegeszthetősége, TÁMOP-4.1.2, Budapest, 2013.

[21] Gáti, J.: Hegesztési zsebkönyv, Cokom Kft., 2008.

[22] Gáspár, M.: Anyagok és viselkedésük hegesztéskor előadás vázlat

[23] Görbe, Z.: Hőfizikai jellemzők hőmérsékletfüggésének hatása a hegesztési

varratok hűlési idejére, Hegesztéstechnika X. évf. 3. szám p. 11-15.

[24] Vékony, L.: Az előmelegítési hőmérséklet hatásának vizsgálata finomszemcsés

szerkezeti acélok hegesztésekor, Diplomamunka, Miskolci Egyetem, 2016.

[25] http://www.esab.co.uk/gb/en/ (2018. március 22.)

[26] Gábor, Z.: Vízszűrő tartály gyártása, Diplomamunka, Miskolci Egyetem, 2015.

[27] https://timarszerszam.hu/hegeszto-elektroda-esab-ok-55.00-32mm-1kg/t

(2018. április 26.)

[28] https://www.hegeszto.hu/esab-hegeszto-webaruhaz/429-ok-aristorod-12.50-

(g3si1)-atm.1,0mm-18-kg.html (2018. április 26.)

[29] https://www.hegeszto.hu/esab-hegeszto-webaruhaz/473-ok-autrod-16.95-atm.1,0-

mm-15-kg.html (2018. április 26.)

[30] http://hegesztescentrum.hu/fronius-hegeszt/mma-elektrodas/mma-transpocket-

1500.html (2018. április 26.)

[31] http://hegesztescentrum.hu/fronius-hegeszt/mig-mag-vario-synergic-4000.html

(2018. április 26.)

66

MELLÉKLETEK

[M1] Előzetes hegesztési utasítások

[M2] Keménységvizsgálat mérési eredményei

[M3] Szövetszerkezet mikroszkópos felvételei

67

Előzetes hegesztési utasítás az MSZ EN ISO 15609-1

szerint

Preliminary Welding Procedure Specification according to

MSZ EN ISO 15609-1

5-ös ½ „Y” varrat, csap PA

Kiállító/ Issued: Gál Alexandra

Dátum/ Date: 2017. július 22.

Gyártó/ Manufacturer: TS Hungaria Kft.

pWPS szám/ pWPS No.: P001/2017

Varrattípus/ Weld type: MSZ EN ISO 2553 egyoldali ½ „Y” varrat

Varrat előkészítés/ Weld preparation: forgácsolás

Élelőkészítés/ Edge Erepation: köszörülés

Hegesztési helyzet/ Welding Sequences: MSZ EN ISO 6947 PA

Anyagcsoportszám/ Number of the material group: CR ISO 15608 1.2, 3.1

Anyag típus/ Material type: MSZ EN 10216-2 25CrMo4 UIC 840-2 E-230-400 MS C2

Anyagvastagság/ Matreial thickness (mm): s1= 16-25 s2= 30-32

Hegesztő eljárás/Welding process: MSZ EN ISO 4063 135 (MAG)

Anyagátmenet módja: szortíves (s)

Hegesztő minősítése/ Welder qualification: MSZ EN ISO 9606-1 135 P BW FM1 s t12 PE ss nb

Kötés kialakítása / Joint design Varratfelépítése / Welding sequences

Alapanyag E-230 400 MS C2 25CrMo4

Vonatkozó szabvány UIC 840-2 MSZ EN 10216-2

Anyagcsoport (CR ISO 15608

szerint) 1.2 3.1

Anyagvastagság s1 = 16-25 mm s2 = 30-32 mm

4

5°

7

s

1

s

2

M1/a.

68

Védőgáz/ Shielding Gas

Gyártó megnevezése CORGON 18 Típusa/ Type M21

Összetétel / Mixture 82% Ar + 18%

CO2

Átáramlási

mennyiség/ Flow rate 12-15 l/min

Hozaganyag/ Filler metal

Gyártó, típus ESAB OK

Aristorod 12.50

EN ISO 14341-A

besorolás G 42 4 M21 3Si1

AWS A5.18

besorolás ER 70S-6

Huzal méret/ Wire

diameter 1,0 mm

Hegesztéstechnológiai adatok/ Welding Details

Varratsor/

Run

Áram

neme és

polaritása/

Type of

current

and

polarity

Áramerősség/

Current (A)

Ívfeszültség/

Voltage (V)

Huzal

előtolási

sebesség/

Wire feed

speed

(m/min)

Hegesztési

sebesség/

Travel

speed

(mm/sec)

Hőbevitel/

Heat Input

(J/mm)

1 DC+ 220-230 29-30 11-11,5 4,1 1330

Hegfürdő megtámasztás/ Backing Hegesztési technika/ Welding method

Típus/ Type - Lengetés/ Weaving -

Anyag/ Material - Fűzés/ Tack Joint -

Előmelegítés/ Pre-heating

Hőmérséklet/ Temperature - -

Rétegközi hőmérséklet/ Interpass temp. - -

Módszer/ Method - -

Hőmérséklet mérés/ Measuring of temperature -

Tisztítás/ Cleaning köszörüléssel, a kötés síkjától mindkét irányban 50 mm

Egyéb/ Other -

69

Előzetes hegesztési utasítás az MSZ EN ISO 15609-1

szerint

Preliminary Welding Procedure Specification according to

MSZ EN ISO 15609-1

5-ös ½ „Y” varrat, csap PA

Kiállító/ Issued: Gál Alexandra

Dátum/ Date: 2017. július 22.

Gyártó/ Manufacturer: TS Hungaria Kft.

pWPS szám/ pWPS No.: P002/2017

Varrattípus/ Weld type: MSZ EN ISO 2553 egyoldali ½ „Y” varrat

Varrat előkészítés/ Weld preparation: forgácsolás

Élelőkészítés/ Edge Erepation: köszörülés

Hegesztési helyzet/ Welding Sequences: MSZ EN ISO 6947 PA

Anyagcsoportszám/ Number of the material group: CR ISO 15608 1.2, 3.1

Anyag típus/ Material type: MSZ EN 10216-2 25CrMo4 UIC 840-2 E-230-400 MS C2

Anyagvastagság/ Matreial thickness (mm): s1= 16-25 s2= 30-32

Hegesztő eljárás/Welding process: MSZ EN ISO 4063 135 (MAG)

Anyagátmenet módja: szortíves (s)

Hegesztő minősítése/ Welder qualification: MSZ EN ISO 9606-1 135 P BW FM5 s t12 PE ss nb

Kötés kialakítása / Joint design Varratfelépítése / Welding sequences

Alapanyag E-230 400 MS C2 25CrMo4

Vonatkozó szabvány UIC 840-2 MSZ EN 10216-2

Anyagcsoport (CR ISO 15608

szerint) 1.2 3.1

Anyagvastagság s1 = 16-25 mm s2 = 30-32 mm

4

5°

7

s

1

s

2

M1/b.

70

Védőgáz/ Shielding Gas

Gyártó megnevezése CORNIGON 2 Típusa/ Type M12

Összetétel / Mixture 97,5% Ar + 2,5%

CO2

Átáramlási

mennyiség/ Flow rate 12-15 l/min

Hozaganyag/ Filler metal

Gyártó, típus ESAB OK Autrod

16.95

EN ISO 14343-A

besorolás G 18 8 Mn

AWS A5.9

besorolás ER 307

Huzal méret/ Wire

diameter 1,0 mm

Hegesztéstechnológiai adatok/ Welding Details

Varratsor/

Run

Áram

neme és

polaritása/

Type of

current

and

polarity

Áramerősség/

Current (A)

Ívfeszültség/

Voltage (V)

Huzal

előtolási

sebesség/

Wire feed

speed

(m/min)

Hegesztési

sebesség/

Travel

speed

(mm/sec)

Hőbevitel/

Heat Input

(J/mm)

1 DC+ 220-230 29-30 11-11,5 4,1 1330

Hegfürdő megtámasztás/ Backing Hegesztési technika/ Welding method

Típus/ Type - Lengetés/ Weaving -

Anyag/ Material - Fűzés/ Tack Joint -

Előmelegítés/ Pre-heating

Hőmérséklet/ Temperature - -

Rétegközi hőmérséklet/ Interpass temp. - -

Módszer/ Method - -

Hőmérséklet mérés/ Measuring of temperature -

Tisztítás/ Cleaning köszörüléssel, a kötés síkjától mindkét irányban 50 mm

Egyéb/ Other -

71

Előzetes hegesztési utasítás az MSZ EN ISO 15609-1

szerint

Preliminary Welding Procedure Specification according to

MSZ EN ISO 15609-1

5-ös ½ „Y” varrat, csap PA

Kiállító/ Issued: Gál Alexandra

Dátum/ Date: 2017. július 22.

Gyártó/ Manufacturer: TS Hungaria Kft.

pWPS szám/ pWPS No.: P003/2017

Varrattípus/ Weld type: MSZ EN ISO 2553 egyoldali ½ „Y” varrat

Varrat előkészítés/ Weld preparation: forgácsolás

Élelőkészítés/ Edge Erepation: köszörülés

Hegesztési helyzet/ Welding Sequences: MSZ EN ISO 6947 PA

Anyagcsoportszám/ Number of the material group: CR ISO 15608 1.2, 3.1

Anyag típus/ Material type: MSZ EN 10216-2 25CrMo4 UIC 840-2 E-230-400 MS C2

Anyagvastagság/ Matreial thickness (mm): s1= 16-25 s2= 30-32

Hegesztő eljárás/Welding process: MSZ EN ISO 4063 111 (SMAW)

Hegesztő minősítése/ Welder qualification: MSZ EN ISO 9606-1 111 P BW FM1 b t12 PE ss nb

Kötés kialakítása / Joint design Varratfelépítése / Welding sequences

Alapanyag E-230 400 MS C2 25CrMo4

Vonatkozó szabvány UIC 840-2 MSZ EN 10216-2

Anyagcsoport (CR ISO 15608

szerint) 1.2 3.1

Anyagvastagság s1 = 16-25 mm s2 = 30-32 mm

4

5°

7

s

1

s

2

M1/c.

72

Védőgáz/ Shielding Gas

Gyártó megnevezése - Típusa/ Type -

Összetétel / Mixture - Átáramlási

mennyiség/ Flow rate -

Hozaganyag/ Filler metal

Gyártó, típus ESAB OK 55.00 EN ISO 2560-A

besorolás E 46 5 B 32 H5

AWS A5.1

besorolás E7018-1H4 R

Huzal méret/ Wire

diameter 3,2 mm

Hegesztéstechnológiai adatok/ Welding Details

Varratsor/

Run

Áram

neme és

polaritása/

Type of

current

and

polarity

Áramerősség/

Current (A)

Ívfeszültség/

Voltage (V)

Huzal

előtolási

sebesség/

Wire feed

speed

(m/min)

Hegesztési

sebesség/

Travel

speed

(mm/sec)

Hőbevitel/

Heat Input

(J/mm)

1 - 110-140 - - 2,8 -

Hegfürdő megtámasztás/ Backing Hegesztési technika/ Welding method

Típus/ Type - Lengetés/ Weaving -

Anyag/ Material - Fűzés/ Tack Joint -

Előmelegítés/ Pre-heating

Hőmérséklet/ Temperature - -

Rétegközi hőmérséklet/ Interpass temp. - -

Módszer/ Method - -

Hőmérséklet mérés/ Measuring of temperature -

Tisztítás/ Cleaning köszörüléssel, a kötés síkjától mindkét irányban 50 mm

Egyéb/ Other -

73

12.50 próba 16.95 próba 55.00 próba

1. 155 156 160

Ala

pan

yag

2. 159 146 147

3. 158 147 150

4. 160 157 150

5. 154 165 154

6. 171 165 156

Hőhat

ás-

övez

et

7. 189 172 183

8. 206 178 228

9. 212 192 245

10. 228 193 243

Var

rat

11. 235 198 238

12. 220 210 235

13. 230 207 222

14. 217 193 247

15. 347 209 264

16. 441 287 256

17. 464 394 424

Hőhat

ásövez

et

18. 464 394 433

19. 380 360 409

20. 405 344 383

21. 373 342 363

22. 380 360 272

23. 254 336 281 A

lapan

yag

24. 260 258 354

25. 283 260 369

26. 283 254 363

27. 301 254 371

28. 322 264

29. 287

30. 314

31. 290

M2

74

Makroszkópikus felvétel: ESAB OK Aristorod 12.50

Rugókalap Csapszeg

Ala

pan

yag

Átm

enet

Du

rva

M3

75

Fin

om

Fürt

ös

Var

rat

76

Makroszkópikus felvétel: ESAB OK Autrod 16.95

Rugókalap Csapszeg

Ala

pan

yag

Átm

enet

Du

rva

77

Fin

om

Fürt

ös

Var

rat

78

Makroszkópikus felvétel: ESAB OK 55.00

Rugókalap Csapszeg

Ala

pan

yag

Átm

enet

Du

rva

79

Fin

om

Fürt

ös

Var

rat