ALUMÍNIUM ÖTVÖZETEK HEGESZTHETŐSÉGE 2. rész

Az alumínium és ötvözetei hegesztését befolyásoló tényezőként ki kell emelni a nagy oxigén iránti affinitását, ami a felületen összefüggő Al2O3 oxidréteg (4. ábra) keletkezését okozza. A hőmérséklet emelésével folyamatosan nő a reakcióképesség, másodpercek alatt 0,1 mm oxidréteg képződik.

Természetes körülmények között alakul ki ez az oxidréteg, és néhány óra alatt újraképződik az eltávolítását követően, így akadályozva a hegesztést. A kialakult oxidréteg nagyon tömör, az olvadáspontja ~2050 °C, az alumínium felületét védi a további korróziótól, mégis lehet porózus és nedvességet is vehet fel.

4. ábra: Alumínium felületi oxidhártya

Fontos feltétele a hegesztett kötések hibamentes kialakításának az, hogy a felületet összefüggően borító oxidréteget minél tökéletesebben el kell távolítani. Mivel az összefüggő réteg akadályozza a kötés kialakítását, ugyanis az oxidréteg meggátolja a hegesztés folyamán a megolvadt alapanyag és hegesztő hozaganyag összeolvadását.

MIG és TIG hegesztésnél az alumínium felületi állapota befolyásolja:

  • a varrat alakját
  • a varrat szövetszerkezetét
  • az ívstabilitást (a stabil ívhez szükség van alumíniumoxid jelenlétére)
  • az ívben való feszültségesés nagyságát és ezen keresztül az ívhosszat
  • az ív talppontjának a geometriáját
  • a folyamat reprodukálhatóságát, különösen gépesített hegesztésnél.

Az oxidréteg eltávolítása a hegesztés folyamata alatt az egyes hegesztő eljárásoknál különböző módon valósítható meg. Az eltávolításának hatékony megoldása a korszerű védőgázos hegesztő eljárásoknál az argon védőgáz alatt megvalósuló katódporlasztással kiváltott oxidbontás.

1.1.1. A hőhatásövezet tulajdonság változásai

Alumínium ötvözetek hegesztésekor a kötés tulajdonságait befolyásolja az alapanyag és a hegesztőanyag vegyi összetétele. Gyakorlatilag az alapanyag és a hegesztőanyag mindig különbözik egymástól. Hegesztéskor az ömledék gyors dermedése durva dendrites szerkezetet hozhat létre, a hőhatásövezetben fázis- és szövetelem átalakulásokat okoz, a hidegalakítással növelt szilárdságú alapanyag újrakristályosodása is lezajlik a varrat környezetében. Alumínium ötvözetek esetében a varratfém, kötés (ömlesztő hegesztéssel készített) mechanikai tulajdonságai mindig elmaradnak az alapanyag tulajdonságaitól (szilárdság, alakváltozó képesség). A szilárdság csökkenése a hegesztési hő hatására kialakuló kilágyulás következtében a hőhatásövezetben a legnagyobb. Jelentős mértékű kilágyulás következik be a hidegalakított anyagok újrakristályosodása (rekrisztallizáció), a nemesített anyagok ötvözőinek részleges oldatba vitele miatt is. A hegesztett kötés varrat közelében kialakuló keménységeloszlását szemlélteti a 5. ábra. A kilágyulás mértékét a hegesztési eljárás és a hegesztési technológia határozza meg.

5. ábra: Az alumínium nemesítésének folyamatát és egy nemesíthető Al ötvözet hegesztett kötésének keménységeloszlása

Az ábra kapcsán szembe tűnő, hogy nemesített anyagok (Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si) esetén a hegesztési hő hatására igen nagymértékben romlanak a kötés mechanikai tulajdonságai, amely összefüggésben van a hő hatására kiváltott szövetszerkezeti változásokkal.

Az ötvözők kiégése a varratból

Az alumínium ötvözőelemeinek kiégése (oxidációs hajlam) és elgőzölgése a varratból erősen függ a hegesztő eljárástól. Semleges védőgázos hegesztő eljárás alkalmazásakor a kiégés majdnem teljesen elkerülhető. A magnézium legfeljebb 7% mennyiségben adagolva növeli jelentősen a szilárdságot. Pl.: AlMg5 ötvözet esetén az ötvözőelem eredeti mennyisége 5%, TIG, illetve MIG hegesztés alkalmazása során a kb. 12% ötvözőelem kiégésre lehet számítani. A hegesztett szerkezeteknél az igénybevétel határozza meg, hogy melyek azok az ötvözők, amelyeket a hegesztő anyagnak tartalmaznia kell.

 

Hidegkötés a varratkezdésnél

Az alapanyag jó hővezető képessége miatt a varratkezdésnél még koncentrált hőforrás esetén is idő kell az alapanyag megolvasztásához. Fogyóelektródás semleges védőgázos hegesztés alkalmazásakor a hegesztő huzal adagolása folyamatos, az ívgyújtással együtt megkezdődik a huzal leolvasztása, de a hideg alapanyag nem olvad meg azonnal. Az alapanyagra kerülő olvadt hegesztőanyag megdermed, és hidegkötés jön létre. MIG eljárásnál a hideg varratkezdés szinte minden esetben jelen van, kiküszöbölni nehéz és költséges. Abban az esetben nem kell számítani hidegkötésre, ha a korábbi varratok az alapanyagot már előmelegítették. Egyik lehetséges, és a gyakorlatban jól alkalmazható megoldás: a varratot az alapanyagon kezdjük, és kb. 10-20 mm varrat hegesztése után fordulunk a hegesztett kötés vonalára, az alapanyagon maradó kezdő szakaszban lesz a hidegkötés, ezt nem kell eltávolítani, ha esztétikai szempontból megengedett. Másik lehetséges megoldás az ún. Hot-start üzemmód alkalmazása olyan hegesztő berendezéssel, melyen ez a funkció be van építve: ekkor a hegesztés kezdetén a hegesztő berendezés növelt áramerősséggel adagolja a huzalt, meggyorsítva az alapanyag megömlesztését, ekkor egy helyben tartjuk a hegesztő pisztolyt, majd a Hot-start idő letelte után indulhat a pisztoly beállított hegesztési sebességgel történő előtolása (vheg).

 

Végkráter repedés a varrat befejezésekor

A varratok befejezésekor az ív egyszerű megszakításával az ömledék nem tölti fel a varrat árkot, gyorsan megdermed krátert hagyva maga után. Dermedés közben a melegrepedési hajlam nagy, sok esetben melegrepedés, úgynevezett végkráterrepedés jön létre. Ezek dinamikus igénybevételnek kitett szerkezetek fáradásos repedéseinek kiinduló helyei lesznek, valamint ezen a helyen nincs meg az előírt varratkeresztmetszet, a varrat méretezése és a teherviselő képesség miatt azonban szükség lenne rá. A végkráter repedés a szerkezetben nem maradhat, ezért kialakulásának megakadályozására végkráter feltöltést kell végezni. A varrat végéhez érve a hegesztő nem szakítja meg rögtön az ívet, hanem egy helyben tartva a pisztolyt, csökkentett hőbevitellel további huzalt adagol. Így a fürdő mérete lassabban csökken a dermedés során. Jellemző még, hogy az ilyen módon feltöltött végkráternél a normál varratkoronánál magasabb szakasz lesz, ezt szükség esetén le lehet csiszolni.

Szeretné a teljes anyagot?

Iratkozzon fel a hírlevelünkre és megkapja letölthető pdf. formátumban.

FELIRATKOZÁS

Az iparági és céges hírekről, ajánlatokról...

ELÉRHETŐSÉGEK

2142 Nagytarcsa,
Alsó Ipari krt. 6., G épület

Telefon: +36 28 200 280
Szerviz hotline: +36 20 365 2447

E-mail: info@cloos.hu
Részletes elérhetőségek: Kapcsolat

GINOP banner

Pin It on Pinterest

Share This