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.