Hegesztési deformációk, alak-, méretváltozások és hőfolyamatok okozta feszültségek
A tervek szerint több fejezeten keresztül igyekszünk a hegesztési deformációk, alak-, méretváltozások és hőfolyamatok okozta feszültségek jelenségeit feltérképezni. Bemutatásra kerülnek a hőfolyamatok jellemzői, alakváltozások meghatározása és csoportosítása mint hossz- és keresztirányú alakváltozások, szögzsugorodás (szögelfordulás), hatásuk a hegesztett kötések szilárdságára illetve a hegesztett szerkezetek egészére. Megvizsgáljuk a jelenségeket az anyagok és a hegesztési eljárások jellemzői szerint is.
Kiemelt figyelemmel foglalkozunk a hegesztési deformációk gyakorlati kezelésével, megelőzésének módjaival, a kialakuló feszültségek megelőzésével és csökkentésének lehetőségeivel. Végül kísérletet teszünk a már bekövetkezett deformációk helyreállítási lehetőségeinek bemutatásával.
Az általános iskolai fizika órán minden diák találkozik a gyűrű és a borszeszégő lángján felmelegített acélgolyó kísérletével, amellyel a hőtágulás jelenségét mutatják be. Ez az egyszerű mégis szemléletes kísérlet fizikai folyamatai gyakran okoznak fejtörést az iskolapadból már régen kikerült hegesztő szakembereknek is, akik esetenként ismét kisdiáknak érezhetik magukat, újra és újra rácsodálkozva a hegesztett kötések alakváltozásait, a hegesztési deformációk hatását látva.
Hegesztési deformációk – bevezetés
A hegesztési deformációk, alakváltozások összetett fizikai, metallurgiai és technológiai folyamatok eredményeként keletkeznek. Ezeknek a folyamatoknak a végső eredménye a hegesztési varrat szilárdságának és a hegesztett szerkezet stabilitásának csökkenése. Az előkészítést és a tervezést jelentősen megnehezítik és a szükségessé váló utómunkák, egyengetések a gyártási költségeket jelentősen megnövelhetik.
A deformációk és a maradó feszültségek módosítják a szerkezet tulajdonságait, alakváltozó képességét, a megmunkálhatóságot vagy a korrózióval szemben ellenállást. A legegyszerűbb munkadarabok hegesztésekor is jelentkezik a méretek változása.
Hegesztési alakeltérések – kapcsolódó szabványok
A hegesztett kötések deformációival az MSZ EN ISO 6520-1:2008 Hegesztés és rokon eljárások. Fémek geometriai eltéréseinek besorolása. 1. rész: Ömlesztőhegesztés című szabvány, azok értékelésével az MSZ EN ISO 5817:2023 Hegesztés. Acél, nikkel, titán és ötvözeteik ömlesztőhegesztéssel (kivéve a sugárnyalábos hegesztés) készített kötései. Az eltérések minőségszintjei c. szabvány foglalkozik.
Az ISO 6520 szabványsorozat e része a hegesztési eltérések pontos besorolását és leírását tartalmazza. A félreértések elkerülése érdekében az eltéréstípusok magyarázattal, és ha szükséges, vázlattal vannak meghatározva. A metallurgiai eltéréseket a szabvány nem tartalmazza. Az eltérések jelölése lehetséges más, az ISO/TS 17845 szerinti rendszerrel is. A B melléklet tartalmazza az eltérések ISO 6520-1 és ISO/TS 17845 szerinti érvényes besorolásának összehasonlítását.
Az ISO 5817 nemzetközi szabvány acélok, nikkel, titán és ötvözetei ömlesztőhegesztése (a sugaras hegesztés kivételével) során keletkező eltérések minőségi szintjeit tartalmazza. A szabvány 0,5 mm-nél vastagabb anyagokra érvényes. A teljesen áthegesztett tompavarratokra és minden sarokvarratra érvényes. Az alapelvek alkalmaz¬hatók a nem teljesen áthegesztett tompavarratokra is. (Az acélok sugaras hegesztéssel készített kötéseinek minőségi szintjeit az ISO 13919-1 tartalmazza.)
A három minőségi szintet úgy határozták meg, hogy a hegesztett termékek nagy választékára alkalmazható legyen. A minőségi szinteket a B, C és D betűk jelölik. A B minőségi szint a hegesztett kötéssel szembeni legszigorúbb követelményt jelenti. Különböző típusú igénybevételek lettek figyelembe véve, például statikus, hő-, korróziós, nyomás alatti igénybevételek. Az A melléklet kiegészítő útmutatót tartalmaz a fáradási igénybevételre. A minőségi szintek a gyártási minőségre és a szakszerűségre vonatkoznak.
Az alak és méreteltéréseket az 5-ös kódszámmal jelölik. Az 5. csoport megnevezése „Alak- és méreteltérések”. Alakhibán a nem megfelelő külső varratfelületet vagy hiányos geometriájú kötést, illetve a nem párhuzamos felületű vagy nem előírt szöget bezáró két elem közötti eltolódást, a szögeltérést értjük.
A hegesztéshez kapcsolódó szabványjegyzék megtalálható itt a volfram.hu-n.
Deformációk csoportosítása
Az alakváltozásokat a szakirodalom két csoportra osztja. Megkülönböztetik a külső és belső alakváltozásokat. A külső alakváltozások a hegesztett elem vagy szerkezet geometriai alakjának, méreteinek megváltozásában jelentkezik. A belső alakváltozások az atomok, elemi részecskék szintjén következik be.
folyt.köv…
