KURZUS: Műszaki ábrázolás 2.

MODUL: VI. modul: Nem oldató kötések

16. lecke: Hegesztési módok, varratfajták, a hegesztett szerkezetek kialakítása

Aktivitás: Olvassa el a 16. lecke anyagát és ismételje át a hegesztési varratok ábrázolásáról tanultakat! A feldolgozás során az alábbiakra figyeljen:

  • Tanulja meg milyen anyagok egyesítésére használjuk a hegesztést.
  • Tanulja meg, hogy kötés létrehozásán kívül mire használatos még a hegesztés.
  • Ismertesse a hegesztő eljárások csoportosítási lehetőségeit.
  • Sorolja fel az egyes csoportokba tartozó hegesztési eljárásokat.
  • Ismertesse a hegesztett kötések hátrányait.
  • Tanulja meg, milyen varratfajtákat használunk.
  • Jellemezze a különböző hegesztett kötéseket.
  • Ismertesse a hegesztett kötések kialakítási szempontjait.
  • Tanulja meg a méretezési alapösszefüggéseket.

Követelmény: A tananyag elsajátítása akkor tekinthető sikeresnek, ha Ön:

  • Listából ki tudja választani azokat az anyagokat, amelyek kötéseinek létrehozására a hegesztést használjuk.
  • Felsorolásból ki tudja választani a hegesztés egyéb felhasználási területeit.
  • Ismeri az egyes hegesztési eljárásokat és leírásból azonosítani tudja azokat.
  • Ki tudja választani a hegesztett kötések hátrányait.
  • Ábráról felismeri az egyes varratfajtákat.
  • Jellemzőik alapján azonosítani tudja az egyes varratfajtákat.
  • Meghatározások és ábrák alapján felismeri a hegesztett kötéseket.
  • Fel tudja sorolni a hegesztett kötések kialakítási szempontjait.

Kulcsszavak: Hegesztés, sajtoló hegesztés, ömlesztve sajtoló hegesztés, varrat, tompavarrat, sarokvarrat.

A hegesztést korábban csak acélanyagú szerkezeti elemek nem oldható kötéseinek létrehozására használták. Ma már az öntöttvasak, könnyűfémek és műanyagok hegesztési technológiája is magas szinten kidolgozott és kiváló kötések létrehozására alkalmas a gépipar mellett a jármű-, nukleáris-, élelmiszer-, repülő- és vegyiparban is.

A hegesztés az új gyártmányok előállításán kívül törött alkatrészek újraegyesítésére vagy kopott szerkezeti elemek méretnövelő javítására is alkalmas, illetve gyakran használatos korrózió- vagy kopásálló felületi réteg kialakítására is.

A hegesztett kötések hátránya, hogy készítésük nagyobb technológiai fegyelmet és szakképzettséget kíván, mint a klasszikus kötésmódok kialakítása. A hőhatás következtében kedvezőtlenül változhat a kristályszerkezet, visszamaradó belső feszültségek keletkezhetnek, amelyek csökkentik a varrat teherbírását, helytelen hegesztési sorrend következtében pedig elhúzódások léphetnek fel. A nagy hőmérséklet-gradiens következtében nő a ridegtörési veszély, a feszültséggyűjtő helyeken repedésgócok jöhetnek létre (ilyenkor a törés felülete sima, vagy recézett, és jellegében élesen eltér a fáradt törésre jellemző törési felülettől). Végül, csökken a hegesztési varrattal terhelt keresztmetszet kifáradási határa.

A hegesztési eljárásokat a technológia, a felhasznált energia, az alapfém hegesztés közbeni halmazállapota, a hegesztés gépesítési foka és egyéb műszaki jellemzők alapján is megkülönböztethetjük.

Technológiai szempontból három nagy csoportot különíthetünk el:

  • sajtolóhegesztés,
  • ömlesztő hegesztés és
  • ömlesztve sajtoló hegesztés.

Sajtoló hegesztés esetén az összekötendő felületeket általában fehéren izzó állapotban sajtolják össze. A hevítéshez kovácstüzet vagy villamos áramot, az összepréseléshez pedig rendszerint valamilyen sajtoló műveletet, ritkábban kalapálást alkalmaznak. Ilyen hegesztési eljárás a zömítő tompahegesztés, dörzshegesztés, hideghegesztés és ultrahanghegesztés.

Ömlesztő hegesztés esetén az összeerősítendő felületek anyagának egymásba olvasztásával jön létre a kötés. A varrat kialakításához majdnem mindig adalékanyagot is használnak, hegesztőpálca vagy elektróda formájában. A kötés létrehozásához szükséges hőmennyiséget éghető gáznak, rendszerint acetilénnek, oxigénnel dúsított levegőben való elégetésével (lánghegesztés), vagy villamos ív keltésével (ívhegesztés) állítják elő. A hegesztő elektródák különböző bevonatokkal való kialakítása megkönnyíti a hegesztés végrehajtását és javítja a kötés minőségét. Ömlesztve hegesztő eljárások még a salakhegesztés, plazmahegesztés, elektronsugár hegesztés, lézer- és termithegesztés.

16.1. ábra

Az ömlesztve sajtoló hegesztések lényege, hogy a felhevített anyagokat megfelelő erővel összenyomva és így tartva, rövid idő elteltével fémes érintkezésbe lépnek egymással, majd a dermedő anyag varratfémet alkot.

Az ömlesztve sajtoló hegesztés tömeggyártásra legalkalmasabb változata a villamos ellenállás-hegesztések közé tartozó pont- és vonalhegesztés, de ide tartozik a leolvasztó tompahegesztés is.

16.2. ábra

A különböző ötvözetek, ill. fémek más-más mértékben hegeszthetők. Az acélok hegeszthetőségét elsősorban széntartalmuk határozza meg, de az ötvözők és a szennyező anyagok ezt nagymértékben módosíthatják. Az ötvözetlen szerkezeti acélok 0,25% széntartalomig jól, 0,25-0,6% széntartalom esetén pedig csak korlátozott mértékben, ill. különleges eljárásokkal hegeszthetők. A 0,6%-nál nagyobb széntartalmú ötvözetlen acélok nem hegeszthetők.

16.1. Varratfajták

A varratok elhelyezkedését és vonalvezetését az összekötendő elemek alakja határozza meg, míg a varrat alakját az összekötendő elemek vastagságának ismeretében választhatjuk meg.

A közös síkban elhelyezkedő elemeket (lemezeket) általában tompavarrattal kötjük össze.

A tompavarrat kialakításának három fázisa (16.3. ábra):

a)a lemezszélek lemunkálása,
b)a varrat elkészítése,
c)utánhegesztés a varrat gyökoldaláról.
16.3. ábra

A különböző lemezvastagságokhoz ajánlott varratalakokat a következő táblázat foglalja össze:

Tompavarratok különböző lemezvastagságokhoz
16.1. táblázat

Egymáson átlapolt és egymással nagyobb szöget bezáró lemezek kötésénél különböző elhelyezésű és kialakítású sarokvarratot használunk (16.4-16.5. ábra és a 16.2. táblázat):

Sarokvarratok különböző lemezvastagságokhoz
16.2. táblázat
16.4. ábra
16.5. ábra

A sarokvarratok keresztmetszete domború, lapos vagy homorú (16.4. ábra). Ezek közül a domború kerülendő, mert növeli a varrat tömegét és ezzel arányban az árát is, ugyanakkor nagy a feszültséggyűjtő hatása.

A varratok csoportosítási szempontjait és az egyes csoportokba tartozó különböző varratfajtákat a 16.6. ábrán foglaltuk össze:

16.6. ábra
16.2. A hegesztett kötések optimális kialakításának szempontjai

A hegesztett szerkezetek kialakításakor a technológiai követelményeket és a varratok szilárdsági tulajdonságait egyaránt figyelembe kell venni. E két fő szempont alapján a következő irányelvek betartásával alakítható ki a helyes konstrukció:

  • a hegesztési varrat mindig feszültséggyűjtő hely;
  • ezek a feszültségek nagymértékben függnek a varrat vonalvezetésétől, a hegesztési eljárástól és a hegesztő gyakorlottságától;
  • a varrat feszültséggyűjtő hatásának csökkentésére sarokvarratok helyett lehetőleg tompavarratot használjunk;
  • a T-varratot különösen kerülni kell, mert szilárdsági igénybevételt alig bír;
  • a hosszú, vékony varratokat előnyben kell részesíteni a rövid, vastag varratokkal szemben;
  • több varrat találkozását lehetőleg kerülni kell;
  • ha adott helyre homlok- és oldalvarrat egyaránt kialakítható, akkor oldalvarratot készítsünk, mert azonos méretek mellett a szilárdsága sokkal kedvezőbb;
  • eltérő keresztmetszetű alkatrészek összehegesztésekor a varrat környezetében ki kell egyenlíteni a keresztmetszeteket, különben a vékonyabb darab elég, vagy a vastagabb nem hevül fel kellően;
  • szilárdsági szempontból az önmagukban záródó varratok a legjobbak;
  • lehetőleg olyan helyen alakítsunk ki varratot,
Önellenőrző kérdések és feladatok
1. Válassza ki az alábbi listából azokat az anyagokat, amelyek összekötésére a hegesztést használhatjuk!
Műanyagok
Színesfémek
Magnézium és ötvözetei
Acélok és ötvözeteik
2. Jelölje meg az alábbi felsorolásban azokat a területeket, ahol a hegesztést használjuk!
Finommechanikai elemek rögzítése.
Kopásálló felületi réteg kialakítása.
Törött alkatrészek újraegyesítése.
Villamos ipari javítások.
Kopott alkatrészek méretnövelő javítása.
3. Válassza ki az alábbi felsorolásból a hegesztett kötések hátrányait!
Hegesztés következtében tetemesen nő az alkatrészek súlya.
Az elkészítése szakképzettséget kíván.
A varratok kialakítása előtt furatokat kell készíteni.
A hegesztési sorrend be nem tartása elhúzódásokhoz vezet.
A magas hőmérséklet kedvezőtlenül hat a kristályszerkezetre, aminek következtében feszültségek maradnak vissza.
A terhelésátadás vonalszerű, ami kedvezőtlen.
A feszültséggyűjtő helyeken nő a ridegtörés veszélye.
4. Az alábbi ábrákon hegesztési varratokat lát metszetben ábrázolva. Azonosítsa ezeket a varratokat!



Sarokvarrat
Egyoldali tompa U-varrat
Egyoldali tompa V-varrat

5. Az alábbiakban hegesztési varratcsoportok jellemzőit olvashatja. Azonosítsa a jellemzők alapján a varratokat!

1. Sarokvarrat
2. Kötővarrat
3. Két oldalról készülő varrat
4. Tompavarrat
5. Fűzővarrat

A azonos síkban elhelyezkedő lemezek (alkatrészek) kötéseinek létrehozására alkalmasak. A hegeszthető lemezvastagság 3-20 mm.

A egymásra merőleges lemezek (alkatrészek) egyesítésére szolgál, akár 80 mm lemezvastagságig.

6. Az alábbiakban egy, a hegesztéssel kapcsolatos hiányos meghatározást olvashat. Tegye igazzá a meghatározást az alatta levő kifejezések felhasználásával.

1. Furatok
2. Vonalszerű
3. Fémek
4. Nehézfémek
5. Erősítik
6. Pontszerű
7. Gyengítik
8. 25-30%
9. Műanyagok
10. 15-20%
11. Ötvözetek

A hegesztés azonos, vagy közel azonos összetételű , illetve egyesítése hőhatással, fémhozaganyag hozzáadásával vagy anélkül. Jellemzője és egyben előnye is, hogy az összekötendő elemeket nem , az erőátadás nem , lényeges, kb. a súlymegtakarítás.