KURZUS: Járműfenntartás, diagnosztika

MODUL: II. modul: Gépjárművek üzemeltetése

17. lecke: Öntöttvas alkatrészek hegesztése a járműfenntartásban

| A lecke célja: a gépész- és járműmérnök hallgatók megismertetése a járműfenntartás területén alkalmazott hegesztés technológiák alapfogalmairól alkalmazás területéről és a hozzá kapcsolódó műszaki paraméterekről.
Követelmény: Az alapfogalmak megismerése és tartalmi elsajátítása.
A tananyag elsajátításának becsült időszükséglete: 2×45 perc
A leckében előforduló kulcsfogalmak: öntött vas, lemezgrafit, grafit, karbid, hűlési feszültség,
Vas öntvények hegesztése
Az öntöttvas meghatározása
Öntöttvas: olyan vasötvözet, amely 2%-nál több szenet tartalmaz.
Mechanikai tulajdonságait elsősorban a szövetszerkezete határozza meg, amely függ:
kémiai összetétel, hűlési sebesség, hőkezelés.
A vasöntvények fajtái
Fehér öntvény, Kéreg öntvény, Ötvözetlen grafitos vasöntvények, Modifikált öntöttvas, Gömbgrafitos öntöttvas, Temper öntvények.
A vasöntvények fajtái
1. ábra
A vasöntvények jellemző tulajdonságai
Fehér öntvény
metastabil (karbidos), perlit- ledeburitos > kb. 400 HB, nagyon rideg, kopásálló alárendelt alkatrészek.
Kéreg öntvény
karbid- grafitos, gyorsan hűlő kéreg ledeburitos, lassan hűlő mag grafitos, nagy koptatásnak kitett alkatrészek.
Ezek az öntvények rideg szövetszerkezetük miatt nem hegeszthetők!!!
Ötvözetlen grafitos vasöntvények
grafitos dermedés > csökkenő zsugorodás, telítési szám, alacsony olvadási hőmérséklet, kis dermedési hő intervallum, kicsi a zsugorodási feszültségből adódó repedésveszély kevés lunker, nagy méret pontosság, olcsó, jól forgácsolható, jó siklási és olajtárolási jellemzők, vetemedésre kevésbé érzékeny, korrózióval szembeni ellenállás. kis szakító szilárdság, dinamikus igénybevétellel szembeni csekély ellenállás, lehetőleg nyomásra kell igénybe venni.
Az öntöttvasak hegesztés szempontjából fontos tulajdonságai
kis szilárdság, kis alakváltozó képesség, nagy belső feszültség, beedződési veszély, cementites rideg szerkezet.
Hegeszthető vasöntvények
A grafitos öntöttvasak tulajdonságát meghatározó paraméterek
a grafit mennyisége, a grafit mérete, a grafit alakja, a grafit eloszlása, a mátrix kémiai összetétele és szövetszerkezete.
Lemezgrafitos öntöttvas
durvalemezes öntöttvas, amely kisszilárdságú és rideg, finomlemezes öntöttvas, amelyre nagyobb szilárdság jellemző, Jelölésük: Öv 100...Öv 350 (a szám az Rm min. N/mm2-ben).
Modifikált öntöttvas
Csíraképzőkkel gyártott finomabb grafit eloszlás, ezáltal nagy szilárdság.
Típusai:
Durva grafit Öv: Rm= 100...150 N/mm2, Modifikált Öv: Rm= 300...400 N/mm2, Mátrix nemesítéssel: Rm=~ 700 N/mm2,
Gömbgrafitos öntöttvas
Növekvő szilárdság, az acélokéval közel azonos, de ezzel viszont folyamatosan elvesznek az öntészeti jó tulajdonságok.
Típusai:
Göv370...Göv800
Temper öntvények
Karbidos kristályosodás, majd ezt követi a szilárd állapotú hőkezelés (izzítás), és így keletkezik a temperszén (grafit), amely grafit így csomós elrendezésű lesz.
Az öntöttvasak hegesztés technológiája
meleg technológia, fél meleg technológia, hideg technológia.
Meleg öntöttvas hegesztéstechnológia
1. | Varrat előkészítés (2. ábra).
2. | A munkadarab előmelegítése 600...650 °C-ra.
3. | Hegesztés folyósító anyag alkalmazásával.
4. | Hőntartás 600...650 °C-on feszültség mentesítés 3...5 óra.
5. | Lassú hűtés.
6. | Salak eltávolítás.
7. | Esetleges megmunkálás.
8 | Ellenőrzés.
Gázhegesztés gáz dús lánggal történik (3. ábra), a hegesztéshez használt pálca túlötvözött.
Hegesztés bevont elektródás kézi ívhegesztővel
Varrathelyek kialakítása
2. ábra
Gázhegesztés esetén a gázdusláng beállítására azért szükséges, mert a hegesztés folyamán az öntöttvasból kiég a szén a hegesztési varrat környezetében. A gázdus láng segítésével a kiégett szénből valamennyi visszapótolható.
Különböző lángtípusok
3. ábra
Autógén hegesztés technológia
Az autógén hegesztési eljárás elvi vázlata
4. ábra
A legrégebbi hegesztés technológia, ahol a hegesztéshez az energiát két gáz összekeveréséből és elégetéséből nyerjük. Ez a két gáz általában a disszugáz (C2H2), mint éghető gáz és az oxigén (O2), mint égés tápláló gáz (4. ábra). A disszugáz acetonban oldott acetilén, amely nagyon reagens, ami azt jelenti, hogy ha összegyűlik belőle 2 cm3 térfogatnyi és annak a nyomása eléri a 2 bár értéket , akkor elindul a gáz bomlása (égés). Ezért a palackban történő tárolása csak úgy oldható meg, hogy a palack fel van töltve egy szilárd porózus szerkezetű anyaggal (kovaföld és faszén keveréke), amely kis térfogat egységre ossza a palack belső terét, és ezt feltöltik acetonnal, majd ebben nyeletik el az acetilént. A gázok reduktorokon (nyomás csökkentő) és gáztömlőkön keresztül jutnak el a hegesztő pisztolyhoz, ahol a keverőszárban összekeveredve kialakul az éghető gázkeverék, ami az égőszáron kiáramolva és elégve adja a hegesztéshez szükséges hőenergiát (5. ábra). Az égőszárak mérete cserével változtatható, és így a hegesztés hőenergiája is.
Előnyei:
olcsó technológia, mivel semmilyen energia hálózathoz nem kötődik, ezért nagy a mobilitása, terepi munkákon jól alkalmazható, a hőenergiája nem csak hegesztéshez, hanem forrasztás hoz, esetleg melegegyengetéshez is alkalmazható.
Hátrányai:
hő bevitele a hegesztéskor nem koncentrált, sok hulladék hő kerül az alkatrészbe, ma már többnyire kiváltották a különböző villamos hegesztési eljárások.
A hegesztőláng hőeloszlása
5. ábra
A hegesztések csoportosítása végrehajtásuk szerint
A végrehajtásuk szerint a hegesztéseket két csoportra szokták osztani:
jobbra hegesztés (6. ábra), balra hegesztés (7. ábra),
Jobbra hegesztés
A jobbra hegesztés vázlata
6. ábra
A jobbra hegesztés esetén a jobbkezünkben fogjuk a hegesztőpisztolyt a balkezünkben a hozaganyagot, és a hegesztéssel jobbra haladunk. Ennek azért van jelentősége, mert ebben az esetben a hegesztőenergiaforrás a hegesztési varratot melegíti, tehát segíti a varrat hőn tartását és lassabb hűlését. Ezért általában ezt a hegesztési módot a következő esetekben alkalmazzuk:
nagy anyagvastagságok esetén, nagyobb ötvözöttségű acélok esetén.
Balra hegesztés
A balra hegesztés esetén a jobbkezünkben fogjuk a hegesztőpisztolyt a balkezünkben a hozaganyagot, és a hegesztéssel balra haladunk. Ennek azért van jelentősége, mert ebben az esetben a hegesztőenergiaforrás az alapanyagot melegíti elő, de nem segíti a hegesztési varrat hőn tartását. Ezért általában ezt a hegesztési módot a következő esetekben alkalmazzuk:
kis anyagvastagságok esetén, kisebb ötvözöttségű egyszerűbb acélok esetén. alárendelt hegesztési helyeken.
A balra hegesztés vázlata
7. ábra
Fél meleg eljárás
Alakváltozásra képes öntvények hegesztésénél terjedt el, ami azt jelenti, hogy olyan füleket, kiálló darabokat lehet ezzel a technológiával visszahegeszteni, amelyek a hegesztésivarrat hűlése közben létrejövő feszültségeket képes a mozgásával leépíteni (8. ábra).
A hozaganyag azonos az alapanyaggal. Az előmelegítés hőmérséklete 200-400 °C. A bevont elektródás kézi ívhegesztés technológiája alkalmazható. Csak kiálló öntvény részek pótlására alkalmas.
Ha lehet, ezt a technológiát kerülni kell, ugyanis kezelhetetlen a hegesztés után visszamaradó feszültségi állapot, ami az alkatrész későbbi üzeme folyamán meghibásodási, törési rizikót jelent. A másik ok ami miatt ha nem muszáj, akkor nem szabad alkalmazni ezt a technológiát, az-az a tévhit, ami e miatt a technológia miatt terjedt el az iparban, hogy az öntöttvas hegesztések esetén alkalmazható a hegesztés környezetében történő helyi előmelegítés, ami az öntöttvasak hegesztésénél TILOS.
Félmeleg önvényhegesztés technológia alkalmazása
8. ábra
Hideghegesztés technológiája
Előnyei
kis hőbevitel, kis energia igény, rövidebb időtartam.
A hegesztés technológiája
1. | Előkészítés:
a repedés meghatározása, varrathely kialakítása (2. ábra), a repedések lezárása furatokkal, vagy záró varrattal (10. ábra), varrathely zsírtalanítása.
2. | Hegesztés:
a felület felötvözése (9. ábra), bevont elektródás kézi ívhegesztéssel, a lehető legkisebb áramerősséggel, szakaszos hegesztéssel: Az egyszerre hegeszthető varrat hossza: l = ∅* 10, a hegesztőpálca maghuzal átmérőjének 10 szerese. A varrat szélessége: s= ∅*3, a hegesztőpálca maghuzal átmérőjének 3 szorosa. salak eltávolítás, varrat tömörítés (zömítés, nyújtás),
Az alkatrész hőmérséklete nem lehet kéz melegnél melegebb, ez azt jelenti, hogy egy szakasz lehegesztését és nyújtását követően a kezünkkel ellenőrizzük az öntvény hőmérsékletét, és ha az kézmelegnél melegebb, akkor hagyjuk visszahűlni. Azért van ennek jelentősége, mert a nagy hőmérséklet különbség esetén nagy lesz az alkatrészben kialakuló hőfeszültség, és ezért hűléskor elreped az alkatrész.
A hegesztési varrat nyújtására azért van szükség, mert a varrat a hűlésekor zsugorodik és húzó feszültséget hoz létre az alkatrészben, mivel az öntöttvasak képlékeny alakváltozó képessége 1...2% ezért nem képes ezt a húzó feszültséget elviselni, esetleg leépíteni, ezért a varrat nyújtásával csökkenteni kell ezt.
1. | Esetleges megmunkálás:
2. | Ellenőrzés:
penetrációs vizsgálat, petróleum beszivárgós vizsgálat.
Nagyobb keresztmetszetű öntvények hegesztése esetén a varratott több rétegből kell felépíteni. Ebben az esetben az alkatrésszel közvetlenül érintkező hegesztési varratokat nikkel pálcával készítjük el, a töltő varratokat pedig rétegenként nikkel és ferronikkel pálcákkal építjük fel (9. ábra).
Nagyobb keresztmetszetű öntvények esetében alkalmaznak csavaros hegesztés technológiát (11. ábra), amelynek a lényege, hogy a hegesztendő felületbe menetes csavarfuratokat készítünk, amelybe a feje alatt gyengített alacsony szilárdságú (jól hegeszthető) csavarokat hajtunk be úgy, hogy a fejük leszakadjon. Ez által a hegesztési felület nem csak öntöttvasból, hanem jól hegeszthető acélból tevődik össze, és így könnyebben nagyobb szilárdsággal hegeszthető az öntöttvas alkatrész.
A felötvözés és a hegesztési rend felépítése
(A sraffozott varratok a ferro-nikkel heganyagot jelölik, a fehér varratok pedig a tiszta nikkel varratot)
9. ábra
A hegesztési varratok végeinek lezárása furatokkal vagy hegesztési varrattal, és a megfelelő hegesztési sorrendek alkalmazása
10. ábra
A hegesztési varratok csavaros erősítése
11. ábra
Az öntöttvas hegesztéséhez alkalmazott hegesztő anyagok
A következő ábrán (11. ábra) látható, hogy a szabványnak megfelelően milyen hegesztő elektródákat alkalmaznak az öntöttvasak hegesztésénél. Ennek ellenére érdemes azzal foglalkozni, hogy napjainkban, melyek azok az elektróda típusok amelyeket az ipar leginkább alkalmaz.
Elektróda fajták:
Nikkel elektróda: az öntöttvasak hegesztése területén a nikkel kulcs fontosságú anyag, ugyanis kristályszerkezete megegyezik az öntöttvaséval, tehát korlátlanul keveredik vele. A nikkel előnye az öntöttvassal szemben, hogy nagy mennyiségben képes oldatban tartani a szenet, míg az öntöttvas nem, ezáltal nem képződik rideg elem (martenzit, vaskarbid) a hegesztési varratban. Ferronikkel elektróda (nikkel- vas): több mint 50%-a nikkel + kb. 40% vas + a maradék különböző ötvöző. A hegesztési varrata nagyobb szilárdságú, de ridegebb, mint a nikkel pálcáé. széleskörben alkalmazható, nagyobb igénybevételű helyeken is. Monel elektróda (nikkel réz): ≈ 70%-a nikkel + ≈ 30%-a réz +néhány százalék ötvöző. nagy szilárdságú, de rideg anyag, ezért csak alárendelt helyeken szokták alkalmazni.
Ezeknek az elektródáknak a bevonata grafit bázikus, aminek eredményeként nagycseppes az elektróda leolvadása, ezért nehéz velük hegeszteni.
Az öntöttvas hegesztéséhez használt elektróda típusok
12. ábra
Példák a hideghegesztésre
Kipufogócsonk javítása hideghegesztéssel
13. ábra
Öntöttvas hajtóműház javítása hideghegesztéssel
14. ábra
Alumínium öntőtégely javítása hideghegesztéssel
15. ábra
Pórtál marót mozgató öntöttvas fogaskoszorú kitört fogakkal
16. ábra
Pórtál marót mozgató öntöttvas fogaskoszorú kitört fogai felhegesztve
17. ábra
Acéllemezek behegesztése öntöttvas alkatrészekbe
A
Lekerekített formákat alkalmazzunk. A lemez vastagsága az öntöttvas 60% legyen, de legfeljebb 1-2 mm-rel kisebb.
| 1. | Tisztítás.
| 2. | A kitört felület előkészítése.
| 3. | Mintavétel a folthelyről (papírra rajzoljuk a foltot, majd onnan az acél lemezre).
| 4. | A folt elkészítése.
| 5. | A folt felötvözése.
| 6. | A folt illesztése, rögzítése.
| 7. | A folt behegesztése.
| 8. | Ellenőrzés: Penetrációs vizsgálattal > ha van repedés akkor köszörülés majd ismételt hegesztés.
A folthegesztés elvi vázlata, hegesztési sorrendje
18. ábra
Példa
Motorblokk javítása folthegesztéssel
19. ábra
Fűzőcsapos öntvényjavítás
Három amerikai cég által kifejlesztett menetes csapokkal végzett repedés javító módszer.
Technológiája
1. | A repedések behatárolása.
2. | menetes furatok készítése a repedések mentén: a furatszélek kb. 2 mm-re legyenek egymástól. A furatokat kúpos alakúra ki kell süllyeszteni. A furatok lehetnek átmenők vagy zsákfuratok. A furatokat sűrített levegővel ki kell tisztítani.
3. | A menetes fűzőcsapok becsavarozása és a megfelelő nyomatékkal történő meghúzása, így a csavarfejek leszakadnak.
4. | A felületből kiálló részeket le kell köszörülni.
A kúpos végű furat elhelyezése a repedésen
20. ábra
A technológia erőviszonyai
21. ábra
Egy öntöttvas hengerfej javítása fűzőcsapos javítási módszerrel
22. ábra

| Teszt kérdések
1. Mi az öntöttvas válassza ki a helyes állítást?
| Olyan vasötvözet, amelyet öntéssel készítenek.
| Olyan acélötvözet, amely 0,8%-nál több szenet tartalmaz.
| Olyan vasötvözet, amely 2%-nál több szenet tartalmaz.
| Olyan vasötvözet, amely 2%-nál kevesebb szenet tartalmaz.
2. Milyen módon kristályosodhatnak az öntöttvasak? Válassza ki a helyes állításokat!
| Instabil módon kristályosodhat az öntöttvas.
| Metastabil módon kristályosodhat az öntöttvas.
| Bistabil módon kristályosodhat az öntöttvas.
| Astabil módon kristályosodhat az öntöttvas.
| Stabil módon kristályosodhat az öntöttvas.
3. Melyik állítás igaz az öntöttvasak hegeszthetőségére? Válassza ki a helyes állítást!
| A stabil módon kristályosodott öntöttvasak hegeszthetők, mert bennük a szén grafit formájában kristályosodott ki.
| A Metastabil módon kristályosodott öntöttvasak hegeszthetők, mert bennük a szén grafit formájában kristályosodott ki.
| A stabil módon kristályosodott öntöttvasak hegeszthetők, mert bennük a szén vaskarbid formájában kristályosodott ki.
| A Metastabil módon kristályosodott öntöttvasak hegeszthetők, mert bennük a szén vaskarbid formájában kristályosodott ki.
4. Válassza ki melyik vasöntvények hegeszthetők!
| Fehér öntvények.
| Lemezgrafitos öntöttvasak.
| Modifikált öntöttvas.
| Kéregöntvények.
| Gömbgrafitos öntöttvasak.
5. Az öntöttvasak meleghegesztés technológiája esetén autógén hegesztéstechnológiát alkalmazunk, milyen lángbeállítással kell végrehajtani?
| Oxigéndús lángot kell alkalmazni.
| Semleges lángot kell alkalmazni.
| Enyhén gázdús lángot kell alkalmazni.
| Gázdús lángot kell alkalmazni.
6. Az öntöttvasak meleghegesztés technológiája esetén mekkora hőmérsékletre kell előmelegíteni az öntöttvasat?
| Nem kell előmelegíteni, mert a hegesztés folyamán úgyis felmelegszik.
| Körülbelül 300... 350 °C-ra kell előmelegíteni.
| Körülbelül 600... 650 °C-ra kell előmelegíteni.
| Körülbelül 900... 950 °C-ra kell előmelegíteni.
7. Milyen esetben lehet alkalmazni az öntöttvasak félmeleg hegesztési eljárását?
| Minden öntöttvas alkatrész javítása esetén alkalmazható, csak szigorúan be kell tartani a technológiát.
| Csak lemezgrafitos öntöttvasak esetén alkalmazható az eljárás, mert a többi öntöttvas típusnál növeli a martenzit keletkezésének a hajlamát, ami a hegesztési varrat elridegedéséhez vezet.
| Csak fehér vasöntvények esetén alkalmazható az eljárás, mert a többi öntöttvas típusnál növeli a martenzit keletkezésének a hajlamát, ami a hegesztési varrat elridegedéséhez vezet.
| Olyan füleket, kiálló darabokat lehet ezzel a technológiával visszahegeszteni, amelyek a hegesztésivarrat hűlése közben létrejövő feszültségeket képes a mozgásával leépíteni.
8. Miért nem lehet melegebb az öntöttvas alkatrész kézmelegnél, ha hideghegesztés technológiát alkalmazunk?
| Azért, mert a magas hőmérséklet és a nagy széntartalom miatt felhabzik a hegesztési varrat.
| Azért, mert a magas hőmérséklet miatt megég az alapanyag a hőhatás övezetben.
| Azért, mert a nagy hőmérséklet különbség miatt nagy lesz az alkatrészben kialakuló hőfeszültség, és ezért hűléskor elreped az alkatrész.
| Nem kell foglalkozni a hőmérséklettel, mert nincs jelentősége annak, hogy hegesztéskor mennyire melegszik fel az öntöttvas alkatrész.
9. Válassza ki, hogy melyik elektróda típust alkalmazzák napjainkban a leggyakrabban az öntöttvas hideghegesztés területén!
| A szürkevas elektródát.
| A szürkevas elektródát acél maggal.
| A nikkel elektródát.
| A nikkel- vas elektródást.
| A réz- alumínium elektródát.
| A monel elektródát.
| A réz- ónelektródást.
10. Miért van szükség a hegesztési varrat nyújtására öntöttvas hideghegesztés esetén?
| Azért van erre szükség, hogy a varrat hűlésé közben keletkező húzó feszültséget csökkentsük.
| Azért van erre szükség, hogy a hegesztéskor keletkező zárványokat zömítéssel megszüntessük..
| Azért van erre szükség, hogy folyadék- és gáztömör varratot kapjunk.
| Azért van erre szükség, hogy szépfelületű, egyenletes és mutatós hegesztési varratot kapjunk.