A hegesztés tudomány! 

Hegesztés

A hegesztés széles körben alkalmazott eljárás a legkülönfélébb ipari szerkezetek, berendezések és termékek előállításához. A hegesztéstechnika témakörben többféle hegesztési eljárés létezik, ebből a legfontosabbak az ívhegesztés, az awi hegesztés. További hegesztési eljárások még a ponthegesztés, a speciális vonalhegesztés. A lánghegesztés és a plazmahegesztés is népszerű eljárás az iparban. A műanyaghegesztés és a lézersugaras hegesztés olyan hegesztéstechnikai eljárások, melyek során forrólevegőt és hűtést valamint hővezetést használnak, alkalmaznak. A hegesztéstechnikában kiemelkedően fontos a folyamatok automatizálása mivel bizonyos hegesztési eljárások munkaigényesek.

Ívhegesztés

Plazma ívhegesztés esetén a hőforrás egy egyenáramú áramforrás negatív pólusára kötött volfrámelektróda és a pozítívra kapcsolt munkadarab között égő plazmaív. Plazmaképző gázként argont alkalmaznak, amit a plazmapisztolyban lévő volfrámelektróda köré vezetnek be.
Széndioxid védőgázos ívhegesztés esetén a rövidzárlatok szabálytalan időközökben mehetnek végbe, emiatt a leolvadást gyakran kíséri fröcskölés, az ív nyugtalanul ég. A szén-dioxid a hő hatására szénmonoxidra és oxigénre bomlik. Az oxidáló hatású ívben nagyobb az ötövözőelemek kiégési veszélye, emiatt erősen ötvözött acélok, könnyű- és szinesfémek hegesztésére a tömör huzalos változata nem javasolt.

Az ívhegesztő elektróda anyaga a hegesztési feladattól függően lehet acél, öntött vas, réz, nikkel vagy aluminium. Az acélhegesztő elektróda kis C tartalmú ötvözetlen vagy ötvözött maghuzalból és a maghuzalra sajtolt ásványi, valamint szerves anyagú bevonatból áll. Az eletródákat különböző hosszúságban gyártják. A rosszabb hővezető képességű elektródák általában rövidebb méretben készülnek.

Különféle ívhegesztési eljárások vannak:

  • fogyóelektródás gázvédelem nélküli ívhegesztés
  • kézi ívhegesztés bevont elektródával
  • ívhegesztés porbeles huzalelektródával gázvédelem nélkül
  • fogyóelektródás védőgázos ívhegesztés
  • fogyóelektródás semleges védőgázos ívhegesztés (MIG)
  • fogyóelektródás aktív védőgázos ívhegesztés (MAG)
  • fogyóelektródás aktív védőgázos ívhegesztés porbeles huzalelektródával
  • fogyóelektródás semleges ívhegesztés porbeles huzalelektródával
  • nem fogyóelektródás védőgázos ívhegesztés
  • volfrámelektródás semleges védőgázos ívhegesztés (TIG)
A hegesztés elve:

A bevont elektródás ívhegesztéshez szükséges energiát áramforrás szolgáltatja, amely lehet egyenirányító, transzformátor vagy generátor. A hegesztés végezhető egyenárammal vagy váltakozó árammal. Egyenáramú hegesztéskor az elektróda csatlakozhat az áramforrás negatív pólusához (egyenes polaritás) vagy a pozitív pólushoz (fordított polaritás). A hegesztőív bevont elektróda és a munkadarab között ég, megölesztve a hegesztendő alapanyagokat és leolvasztva az elektródát. A bevonatból képződött gázok védőhatása alatt az elektródáról leváló fémcseppek képezik megdermedésük után a hegvarratot.
A fogyólelektródás, védőgázos ívhegesztés a bevont elektródás ívhegesztésnél nagyobb leolvadási teljesítményű, gazdaságosabb ömlesztő hegesztőeljárás. Jól gépesíthető, és emiatt alkalmas robotosított hegesztére is. Manuális változatban a hegesztő felkészültségétől, szaktudásától függően lehet hibamentes kötést elkészíteni. A fogyóelektródás, semleges védőgázos ívhegesztő eljárást (MIG) főként erősen ötvözött acélok, aluminium és ötvözetei, nikkel, titán stb. hegesztésére alkalmazzák.
A hegesztés ezen eljárásánál az ív egy egyenáramú áramforrás által táplált, huzalelőtoló által egyenletesen előtolt tömör vagy töltött huzalelektróda és a munkadarab között, semleges védőgáz védelme alatt ég. A hegesztőberendezés részei:egyenáramú áramforrás, huzalelőtoló berendezés, hegesztőpisztoly vagy hegesztőégő, védőgázellátó egység, hűtőegység, továbbá vezérlési feladatokat ellátó egységek. A hegesztés egyenárammal végzendő.

Elektromos ívhegesztés

Ívhegesztésnél a fém villamos ív hatására olvad meg, és tartja olvadt állapotban a hegfürdőt is. Az ív elektromos áram hatására a munkadarab és az elektróda között keletkezik. A hegesztés hozaganyagát az elektróda adja, amely szintén az ív hatására olvad meg. A hegfürdőt a levegőtől az elektróda be vonatából képződött salak vagy védőgáz választja el.

Fémpálcás ívhegesztés

Az ívhegesztés egyik leggyakrabban alkalmazott fajtája a kézi elektromos ívhegesztés, melynél az elektródát elektródafogóba fogva kézzel mozgatják.

Az ívhegesztés áramforrásai

Az ívet egyen,- és váltóárammal is elő lehet állítani. Az ív keltéséhez és fenntartásához szükséges áramot, - melynek feszültsége 20-30V -, és áramerősége az 1000A-t is elérheti, nem szabad közvetlenül a hálózatból venni. Ezért olyan áramátalakítókat kell alkalmazni, amelyek a hálózati áramot hegesztőárammá alakítják át, és egyben védik a hálózatot a hegesztés közben létrejövő rövidzárlattól.
Az egyenárammal végzett hegesztés hegesztőáramát hegesztődinamóval, vagy egyenirányítós hegesztőgéppel, a váltakozó árammal végzett hegesztés hegesztőáramát hegesztőtranszformátorral állítják elő.

Ívhegesztés egyenárammal

A hálózati áram általában 220V vagy 380V váltakozó áram. Ekkora feszültséggel hegeszteni életveszélyes lenne. Az ív gyújtásához 50-70V, fenntartásához 20-30V feszültség szükséges. Az előállított hegesztőfeszültségnek tehát ebbe a tartományba kell esnie.
Az ívhegesztés közben a feszültség az ív hosszúságának változása következtében ingadozik, de az áramerősség eközben csak csekély mértékben változik. Ezt megfelelő jelleggörbéjű gép alkalmazásával érik el. A hegesztőgépeket úgy alakítják ki, hogy növekvő áramerősség mellett a feszültség csökkenjen. Az összefüggést a hegesztőgép feszültség-áramerősség diagrammja mutatja. Rövidzár esetén (p1. elektróda és munkadarab érintkezésekor közvetlenül vagy a lecseppent fémen keresztül) az áramerősség nem nőhet egy bizonyos határérték fölé (rövidzárási áramerősség).
Ívhegesztés váltakozó árammal
A váltakozó áram irányát és ezzel polaritását 1 másodperc alatt 100-szor változtatja (frekvenciája 50Hz, azaz másodpercenként 50 periódus).
Az ív emiatt állandóan megszakadna, mivel az elektronok a vezetőben nem egyirányban áramlanak, mint az egyenáramnál, hanem ide-oda lengenek. Hogy az ív fenntartható legyen, ezért az elektróda bevonatába olyan alkotókat kevernek, amelyek az ívköz fokozott ionizációjáról gondoskodnak, és az ívet vezetővé teszik.

Ívgyújtás, és a hegesztés folyamata

Az ívhegesztés során a hegesztőgép, az elektróda, az ív, és a munkadarab zárt áramkört alkotnak.
A feszültségforrás bekapcsolása után közvetlenül még nem folyik áram, az áramkör még nem záródik, mert az elektromosan nem vezető levegő megszakítja azt. Az elektródát először röviden hozzá kell érinteni a munkadarabhoz. A munkadarab, és az elektróda közvetlen érintkezése rövidzárat okoz. Ekkor az áram erőssége jelentősen megnő.
A negatív pólusból (katód-elektróda) elektronok lépnek ki és nagy sebességgel a pozitív pólus (anód-munkadarab) felé áramlanak. A pozitív pólusról pozitív töltésű részecskék (pozitív ionok) áramlanak a negatív katód felé.
A folyamat hatására a katód és anód (elektróda és munkadarab) közé zárt gázközeg (levegő) felhevül és ionizálódik, elektromosan vezetővé válik, és lehetővé teszi a villamos ív kialakulását. Az elektronok nagy sebességgel neki csapódnak a munkadarabnak (pozitív pólus) és megolvasztják azt (akár 4000 °C-os hőmérséklet). A munkadarab felületén ennek hatására beégés keletkezik. A pozitív gázionok a negatív elektronokkal ellentétes irányba mozognak, és az elektróda felületén ütközve felhevítik azt olyan magas hőmérsékletre (kb. 3500 °C-ra), hogy az elektróda anyaga megolvad és lecsöpög.
Az ív által keltett hő hatására az elektróda bevonatával együtt - valamint a munkadarab hegesztendő zónája – megolvad, és a megolvadt anyagok összehegednek. A folyamat során az elektróda anyagának el kell keverednie a munkadarab anyagával, és a beégésnek is elegendően mélynek kell lennie. Ez a hatás az áram erősségével és az elektróda megválasztásával (p1. mélybeégésű elektróda) befolyásolható. Az elektródák csomagolásán feltüntetik az adott elektróda használatához szükséges áramerősség tartományt.

AWI hegesztés

Az awi hegesztés vagyis az argonvédőgázas, wolfrámelektródás ívhegesztés tiszta, jó minőségű hegesztést ad, nem termelődik salakanyag és így nem kerülhet a varratfémbe, emiatt nincs szükség tisztításra. AWI hegesztés esetén a wolfram elektród és az alapanyag között húzott ívet argon gázburok veszi körül. Olyan esetekben alkalmazzák ahol nagyon fontos a hegesztés tisztasága, hibátlansága, mint pl rozsdamentes acélötvözeteknél, így az awi hegesztés gépeit rendszeresen használja a vegyipar, élelmiszeripar, nukleáris ipar, mivel itt kiemelkedően fontos a minőségi hegesztés.



TIG 200A AWI hegesztőgép
 


TIG 200A
AWI hegesztőgép

Gyártmány: iWELD
Model: ZX7-160A
Inverteres MMA ( egyenáramu hegesztőkészűlék), bevonatos elektródák leolvasztására és WIG/AWI hegesztésére alkalmas.
Műszaki adatok:
Primer feszűltség..........................220V
Hegesztő áram..............................10-160A
Üresjárati feszűltség.....................64V
Bekapcsolási idő   100%.............124A, 60%..............160A
Max. telyesítmény...........................4,2KVA
Hálozati biztosíték..........................18A
Leolvasztható elektróda................1,6-2,0-2,5-3,2 mm
Hűtés............................................ventilátor levegő
Védelmi fokozat..............................IP21
Szigetelési osztály...........................F
Súly...................................................5,2 Kg
Méret (cm).......................................38x16x26
Elektróda tipus...............................rutilos, bázikus, cell, inox.
Tartozékok:
eletródafogó munkakábel, testkábel

AWI hegesztés berendezésének részei

  • hegesztőpisztoly

  • áramforrás

  • nagyfrekvenciás áramot gerjesztő berendezés

  • gázvezeték

  • gázsebességmérő

  • gázpalack

  • hűtést biztosító vízvezeték

Felhasználási területe

  • aluminium

  • rozsdamentes acélötvözetek

  • vegyipar repülőgépipar

  • élelmiszeripar

  • nukleáris ipar

Az értelemszerűen az AWI hegesztésre is érvényes szempontokon túl, figyelembe kell vennünk néhány specifikus szabályt is. Tartsuk zárva a pálcák dobozát és mindig csak annyi pálcát vegyünk elő, amennyit használunk. Közvetlenül a felhasználás előtt töröljük át a pálcát egy acélszövettel. Csupasz kézzel ne fogjuk meg a hegesztőanyagot, hanem használjunk száraz, zsír mentes kesztyűt. Fontos, hogy a pálca vége hegesztés közben és a befejezéskor mindaddig a védőgáz alatt maradjon, amíg elegendően vissza nem hűl, megakadályozva ezzel a nagymértékű oxidációt.

Ponthegesztés

 Ponthegesztés ponthegesztő géppel

 Ponthegesztés ponthegesztő géppel



A ponthegesztés általában 0.05...6 mm vastagságú, többnyire ápolt lemezek kötésére alkalmas sajtolóeljárás. Megkülönböztetünk egyoldali, ill. kétoldali ellenállás ponthegesztést. A ponthegesztő gépek lehetnek helyhez kötött, ill. hordozható berendezések.

SPOTTER SOLARY 6000 ponthegesztő és horpadáskihúzó hegesztő készülék

Gyártmány: SOLARY
Típus: 6000A

Új generációs karosszériajavító berendezés, minden típusú acél kihúzatásához és kiegyengetéséhez használható.

Komplex felszereltsége lehetővé teszi a kétoldalu ponthegesztést, egyoldalú ponthegesztést, pneumatikus horpadáskihuzást, csapok alátétek rögitését, körmös kihuzást, csillag hegesztés kihuzást.


Az elektródák mozgatása és a megfelelő nyomóerő kifejtése a mechanikus elven kívül megvalósulhat pneumatikus vagy hidropneumatikus úton ponthegesztés esetén. A hegesztés végezhető egyenárammal vagy váltakozó árammal. Az áramforrás transzformátora a hálózati áramot 10....50kA-re növeli, amelyet a vízhűtésű elektódák vezetnek a hegesztendő munkadarabokhoz.
A ponthegesztés berendezéseinek fontos része az elektróda, amelynek feladata a koncentrált áramátadás és a nyomás közvetítése. Az elektróda jó elektromos- és hővezetésű, nagyobb hőmérsékleten is megfelelő szilárdságú anyagból (berillium bronz) készül. A nagy áram rendkívüli rövid idő alatt (általában néhány periódus) megömleszti a lemezek közötti érintkezési helyet és kialakul a lencse alakú hegpont. Ponthegesztés esetén a munkadarabok anyagminősége, vastagsága, a kötés kialakítása, stb. függvényében különféle hegesztési ciklusokat lehet beállítani.

A hegesztési ciklust meghatározza az áramerősség, a nyomóerő és a hegesztés ideje. Gyakran előfordul, hogy a hegesztést kiegészítő áramimpulzusok követik. A több impulzusból álló munkarend előnyös pl. vastagabb lemezek hegesztésekor, ahol egyenletesebb felhevítés érhető el, ill. a lehűtési sebesség csökkentésével csökken a repedési veszély (pl. edződő acéloknál). Az áramfelfutás és -lefutás idejének változtatásával a felhevítés és lehűlés is irányítható. Vastagabb lemezeknél  a nyomóerőt az áram megszűnését követően megnövelik 2...3-szorosára. Az utánsajtolás célja, hogy a ponthegesztés során esetleg létrejövő folytonossági hiányokat meg lehessen szüntetni. Az utánsajtoló nyomást lépcsőzetesen vagy fokozatosan lehet növelni.
A ponthegesztés végezhető kemény vagy lágy munkarenddel. Kemény munkarend esetén nagy áramerősséget kell rövid idő alatt átvezetni a munkadarabokon (jó hővezető képességű fémek, így pl. aluminium, réz és ötvözeteik ponthegesztésekor). Lágy munkarenddel hegesztik pl. az edződésre hajlamos acélokat, itt az áramerősség kisebb, a ponthegesztés ideje pedig hosszabb.

Az ugynevezett kettős ponthegesztés különleges módja a ponthegesztésnek. A karosszériajavításban gyakran alkalmazzák és nagyon jól automatizálható is.

Vonalhegesztés

A vonalhegesztés eljárásával készített varrat egymás mellé hegesztett, egymást többnyire átfedő pontokból épül fel. A szekunder áramot tárcsa alakú forgóelektródák vezetik át a lemezeken. A vonalhegesztés berendezései általában helyhez kötött gépek. A vonalhegesztési ciklusok legegyszerűbb változata a ponthegesztéshez hasonló egyedi pontvarratok készítése. Vonalhegesztőgépen azonban gyakrabban készítenek érintkezőpontos, ill. légmentesen záró tömítővarratokat. Ezen típusú hegesztési eljárás munkarendjét meghatározza az áramerősség nagysága és időbeni változása, a nyomóerő értéke, a hegesztés sebessége, az elektródagörgők kialakítása, ill. áramimpulzusos hegesztés esetén az impulzus- és szünetidő.
A vonalhegesztés egyik alapvető hátránya, hogy megbízható kötés egyszerű technológiával csak átlapolt vagy peremezett lemezeken készíthető. A vonalhegesztés ezen hiányosságait szünteti meg a fóliás tompavarratos vonalhegesztés, ahol a görgők és az összehegesztendő lemezek közé kb. 0,2....0,5 mm vastag 4 mm széles fóliát helyeznek. A nyomóerő hatására a fóliák benyomódnak, és a kötés vastagsága csak kis mértékben lesz nagyobb a lemezvastagságnál.

A hegesztéstechnika az egyik legfontosabb szakma, hiszen szinte minden területen alkalmazzák.

Minden, ami hegesztéstechnika, megtalálható az áruházunkban.

Lánghegesztés

A lánghegesztés ömlesztő hegesztési eljárás, ebben az esetben a magas hőmérsékletű láng ömleszti meg az anyagot. Ezen hegesztéstechnikai eljárás sok gyakorlatot és gyakorlást igényel, be kell állítanunk a lángösszetételt és hozaganyaggal vagy anélkül csináljuk. A lánghegesztésnél használt berendezéseket és gázokat lángvágásra is használhatjuk, olyan fémek vághatók így el, melyek oxidja alacsonyabb olvadáspontú mint az alapfém. Lánghegesztés esetén a fémek olvasztásához szükséges hőmennyiséget éghető gáz és oxigén keverékének elégetésével nyerik. A hegesztőpisztoly furatán kiáramló gázkeverék nagy hőmérsékletű (3200 C) lángot ad, amely az alapanyagot és a hozaganyagot megömleszti.

A lánghegesztés során szükséges hegesztőanyagok:

  • éghető gáz
  • oxigén
  • hegesztőpálca
  • bizonyos esetekben folyósítószer

Éghető gázként főleg acetilént, ritkábban döntően metántartalmú földgázt, propánt, butánt, stb. alkalmaznak. Legnagyobb jelentősége az acetilén gáznak van, amelynek nagy fűtőértéke nagy fűtési sebességgel párosul, és ami a többi gázhoz képest 3....4-szeres lángteljesítményt eredményez.


Az ipari acetilén gáz színtelen, szagtalan, nem mérgező, a levegőnél kissé könnyebb, legalább 98%-os tisztaságú telítetlen szénhidrogén.

Az ipari oxigén színtelen, szagtalan, íztelen, nem mérgező, a levegőnél kissé nehezebb, éghetetlen de az égést tápláló, legalább 99,5%-os tisztaságú gáz. Az égési folyamatok gyorsabban mennek végbe, ha a levegőben lévő oxigén mennyisége növekszik, így 30% fölötti oxigénkoncentráció esetén az égés már robbanásszerűen megy végbe. Nyomás alatt álló oxigén zsírral, olajjal való érintkezésekor öngyulladás következhet be.

Az ipari propángáz nem mérgező, a levegőnél nehezebb szénhidrogén származék. Ellenőrizhetetlen körülmények között a gáz mélyedésekben, talajszinten összegyűlhet és robbanóképes propán-levegő gázkeverék alakulhat ki vagy pedig a levegő kiszorítása miatt fulladásveszély állhat elő.
 

Lánghegesztő készlet
Lánghegesztés készlet





A lánghegesztő készlet tartalma:
1 markolat
1 vágókiegészítő
8 égőszár
1 körvezető
1 vágókocsi
3 belső fúvóka 3-150mm-ig
1 külő fúvóka 3-150mm-ig
1 tisztítótű klt.
2 égőszár tömítés
műszerkönyv
fémkazetta.

 

Hegesztőpálca

Az acélok hegesztésére használt lánghegesztő pálca a kis C-tartalmú, továbbá kis S és P-tartalmú ötvözetlen vagy kismértékben ötvözött acél. A hegesztőpálcák szokásos hossza l=1000mm, átmérője d=1,6....6,3 mm.

Folyósítószer

Folyósítószer nélkül hegeszthető az ötvözetlen lágyacél, az acélöntvény, a fehér temperöntvény, az ólom és a szilumin. Folyósítószer szükséges az öntöttvas, a szürke temperöntvény, a korrózió-, sav- és hőálló acélok, a réz és ötvözetei, az aluminium és ötvözetei, a cink és a nikkel lánghegesztése esetén. Mivel a folyósítószer aggresszív hatású, maradványait a lánghegesztés után gondosan el kell távolítani.

A lánghegesztéshez szükséges gázokat általában nagyszilárdságú acélból folyatással készített acélpalackokban forgalmazzák.
Lánghegesztés során a hegesztő láng feladata az összekötendő felületek és a hegesztőpálca megömlesztése, valamint a hegfürdő és a leolvadó fémcseppek levegőtől való védelme. A láng az égőfejből kiáramló gázkeverék meggyújtásakor alakul ki.

Lánghegesztés esetében az acetilén oxigén 1:1 keveréke 3200 C°

magas lánghőmérséklet
nagy terjedési sebesség
nagy hőtartalom
jelentéktelen vegyi reakció a fémmel

Egyéb égőgázok:

  • PB, csak alacsony olvadáspontú fémekhez
  • földgáz, lángvágásra és előmelegítésre
  • városi gáz, lángvágásra használható, mérgező

Plazmahegesztés

A plazmahegesztés olyan hegesztési eljárás, amely hasonló az AWI hegesztéshez, minden anyaghoz használható, viszont a plazma nyújtható, stabil és alkalmazható kis áramerősségnél is és mély beolvadást biztosít. Plazmahegesztés esetén a hőforrás egy egyenáramú áramforrás negatív pólusára kötött volfrámelektróda és a pozitívra kapcsolt munkadarab között égő plazmaív.

Plazmaképző gázként argont alkalmaznak, amit a plazmapisztolyban lévő volfrámelektróda köré vezetnek be. A kívánt hőátadás szempontjából fontos jellemző a plazma energiatartalma, fajlagos ellenállása és hővezető képessége. Plazmahegesztés során az ívet nagyfrekvenciás ívgyújtó berendezéssel keltik, amelyet a vízzel hűtött pisztolyban szűkítenek le. Az így létrejött plazmaív nagy energiasűrűségű ívoszlop, amely sok hasonlóságot mutat a volfrámelektródás, argon védőgázos ívhegesztéskor keletkező ívvel. Vékony szerkezeti elemek, fóliák, huzalok, hálók, stb. kötőhegesztésére a mikroplazma eljárást alkalmazzák. Vastagabb elemeket plazmaíves mélyhegesztési technikával egyesítenek.

Plazmahegesztés segítségével valamennyi hegeszthető acél, nemvasfém egyesíthető. A plazma-AFI eljárásváltozat esetén a hőforrás plazmaív, a leolvadó hozaganyag huzalelektróda. Plazmaszóráskor a plazmaív által megolvasztott ömledékbe - a plazmapisztolyban erre a célra kialakított fúvókán keresztül - nagy olvadáspontú porkeverék adagolható kemény felületi réteg felszórása céljából. A plazmahegesztés elsősorban finommechanikában, elektrotechnikában, vegyipari készülékgyártásban, hajtóműgyártásban és a gépiparban használatos.

A plazmahegesztés mellett az iparban a
plazmavágó berendezések szintén széles körűen használatosak.

Hegesztéstechnikai eljárások

Hegesztéstechnikai eljárások osztályba sorolása a következők szerint történik.

A gyártásban, javításban rendszeresen alkalmazott hegesztőeljárások száma meghaladja az ötvenet. Az egyes eljárások változatainak száma azonban ennek többszöröse, emiatt az eljárásokat rendszerezni, ill. csoportokba foglalni szükséges.

Villamos ívvel működő ömlesztő hegesztéstechnikai eljárások

  • ívhegesztés
  • fogyóelektródás gázvédelem nélküli ívhegesztés
  • kézi ívhegesztés bevont elektródával
  • ívhegesztés porbeles huzalelektródával gázvédelem nélkül
  • fedett ívű hegesztés
  • fedett ívű hegesztés huzalelektródával
  • fedettívű hegesztés szalagelektródával
  • fogyóelektródás, védőgázos ívhegesztés
  • fogyóelektródás, semleges védőgázos ívhegesztés (MIG hegesztés)
  • fogyóelektródás, aktív védőgázos ívhegesztés (MAG hegesztés)
  • fogyóelektródás, aktív védőgázos ívhegesztés porbeles huzalelektródával
  • fogyóelektródás, semleges védőgázos ívhegesztés porbeles huzalelektródával
  • nem fogyóelektródás, védőgázos ívhegesztés
  • volfrámelektródás, semleges védőgázos ívhegesztés (TIG hegesztés)
  • plazmahegesztés
  • plazma-MIG hegesztés
  • csaphegesztés
  • ívhúzásos csaphegesztés kerámiagyűrűvel vagy gázvédelemmel
  • kondenzátor-kisütéses csaphegesztés gyújtócsúccsal

Termokémiai elven működő ömlesztő hegesztéstechnikai eljárások

  • gázhegesztés
  • oxigén-éghetőgáz hegesztés
  • oxigén-acetilén hegesztés
  • aluminotermikus hegesztés (termithegesztés)

Sugárenergiával működő ömlesztő hegesztéstechnikai eljárások:

  • sugárhegesztés
  • elektronsugaras hegesztés
  • elektronsugaras hegesztés levegőn
  • elektronsugaras hegesztés atmoszférikus nyomáson
  • lézersugaras hegesztés
  • szilárdtest-lézersugaras hegesztés
  • gázlézersugaras hegesztés

Sajtoló hegesztéstechnikai eljárások

  • ellenállás-hegesztés
  • ellenállás-ponthegesztés
  • egyoldali ellenállás-ponthegesztés
  • kétoldali ellenállás-ponthegesztés
  • vonalhegesztés
  • átlapolt vonalhegesztés
  • tompavarratos vonalhegesztés
  • fóliás tompavarratos vonalhegesztés
  • dudorhegesztés
  • leolvasztó tompahegesztés
  • zömítő tompahegesztés
  • sajtolóhegesztés
  • dörzshegesztés
  • hegesztés nagy mechanikaienergiával
  • robbantásos hegesztés
  • sajtoló gázhegesztés

Műanyaghegesztés

Jelentős növekedést mutat az elmúlt években a felhasznált polimerek mennyisége az építőiparban, a közüzemi csőhálózatokban és más területeken ezért ezen a területen is gyakran szükséges a műanyaghegesztés. Műanyag alapanyagok alkalmazásával készül a talajszigetelés, az ivóvízvezeték, az ablakkeret, a tetőszigetelés, a padlóburkolat, a gépjárművek akkumlátorháza, ütközője, számos belső kárpiteleme, stb. jelentős a polimerek alkalmazása gépészeti területen, a vegyiparban és a gyógyszeriparban is. Az élelmiszerek csomagolására gyakran használják a műanyaghegesztés eszközeit. A linóleumok összeillesztéséhez praktikus a műanyaghegesztés technológiáját alkalmazni! A víz és gáz ipar az egyik legnagyobb felhasználója, a műanyaghegesztés eljárásainak.

A hegesztőeljárásokat a kötéshez szükséges energia szerint osztályozzák, ami lehet pl. hőenergia, sugárenergia, ultrahang-energia, elektromos áram ill. mechanikai energia. Elméletileg valamennyi hőre lágyuló műanyag hegeszthető, azonban a polimer szerkezete és molekulatömege meghatározza a hegesztéstechnológiai feltételeket. Műanyaghegesztés esetén az eljárás során hő és erőhatás együttes alkalmazása szükséges, hőforrásként forró levegőt használnak vagy elektromos fűtést.
A hegesztési paramétereket – nyomás, hőmérséklet, hegesztési idő, hegesztési sebesség stb. – a polimer anyagtulajdonságai határozzák meg, ezen belül is döntő a hőtágulási együttható. A polimereknek nagy a hőtágulásuk, ami miatt hűléskor nagymértékű zsugorodás (feszültség) keletkezhet.


A műanyaghegesztés típusai

  • forrógázos hegesztés
  • fóliahegesztés
  • csövek hevítő hüvelyes hegesztése

A forrógázos műanyaghegesztés során a munkadarab érintkezési felületeit forró gázzal felhevítik és erő hatása alatt hozaganyaggal vagy anélkül egyesítik. Az eljárást többnyire kézzel végzik, ezért a művelet nagymértékű tapasztalatot és ügyességet követel. A hegesztésre használt gázt (általában levegőt) elektromosan vagy gázzal fűtött kézi hegesztőkészülékben hevítik és fúvókán keresztül vezetik a hegesztési helyhez.

A kötés szempontjából meghatározó jellemzők

  • Hegesztési hőmérséklet helyes megválasztása
  • Az állandó hegesztési sebesség
  • Az egyenletes zömítés

A hegesztési hőmérsékletet a forró levegő hőmérséklete, mennyisége, a fúvóka és a hegesztendő hely távolsága, valamint a hegesztési sebesség határozza meg. A hozaganyag többnyire kör keresztmetszetű pálca, de forgalmaznak alakos pálcákat is. Az eljárással főként V és X alakú kötéseket készítenek.

Műanyaghegesztő eljárások alkalmazási területei:

Az eljárás megnevezése

Alkalmazási terület

Polimertípusok

Hevítőelemes tompahegesztés

Készüléképítés, csőkötések, építési profilok

Poliolefinek, ütésálló PVC

Hevítőelemes tokos hegesztés

Csőkötések

Poliolefinek

Elektofúziós hegesztés

Csőkötések

Poiolefinek

Forrógázos hegesztés

Készüléképítés, gépgyártás, szalagok, padlóburkolatok

Kemény és lágy PVC, poliolefinek, ütésálló PVC

Fénysugaras hegesztés

Finommechanikai készülékek

Poliolefinek

Dörzshegesztés

Készülékgyártás, légtechnika

Pliolefinek, kemény PVC

Nagyfrekvenciás hegesztés

Tartályépítés, csőkötések, alakos termékek

Kemény és lágy PVC, poliolefinek

Ultrahangos hegesztés

Fóliák, bevont szövetek, gépgyártás

Kemény PVC, PA, PC, POM, PMMA, ABS, stb.

A forróházos műanyag húzóhegesztéskor a hozaganyagot a hegesztőfúvókába vezetik és előmelegítik. Az erőhatást a fúvóka vagy egy szerszám útján adják át. A készülékre kiegészítő fúvókát (gyorsfúvókát) helyeznek, amellyel – és a hozzá illeszkedő alakos huzal alkalmazásával – a hegesztés termelékenysége a hagyományos forrógázos eljáráshoz képest 6….8-szorosára növelhető. A forrógázos átlapolt hegesztéskor a művelethez nem kell hozaganyag, a kötés az átlapolt felületek megolvasztása és erő kifejtése mellett jön létre.

A forrógázos extrúziós műanyaghegesztés esetén a hozaganyagot egy plasztikáló (extruder) egységben 200….250C-os képlékeny állapotba hozzák, majd a hegesztőfúvókán és hegesztőpapucson keresztül juttatják a többnyire nehezen hozzáférhető hegesztési helyhez.

Dörzshegesztéskor a kötés az egymáshoz szorított felületek relatív elmozdulásakor fejlődő hő hatására, hozaganyag alkalmazása nélkül jön létre. Hegesztéskor a hajtott darabot adott erővel érintkeztetik az álló darabbal, majd az érintkezési felület lágyulása után a forgó darabot lefékezik, és a két darabot egymáshoz zömítik. Nem körszimetrikus testek vibrációs dörzshegesztéssel köthetők össze, amelynek során a rezgőmozgás lineáris-, szög-, orbitális- és körmozgással hozható létre.

Ultrahangos hegesztéskor 20…70 kHz frekvenciájú ultrahang rezgésekor keltett dörzsenergia hozza létre a kötést, amellyel alakos polimerek egyesíthetők.
Nagyfrekvenciás hegesztéssel csak kellően nagy dielektromos állandójú polimerek – elsősorban PVC fóliák – köthetők össze. A hegesztendő fóliákat két elektróda közé helyezik. A két elektróda között ható nagyfrekvenciás váltakozó elektromos mező a molekulák gyors váltakozó átpolarizálódásához (belső súrlódáshoz) vezet és az egyesítendő polimerek rövid idő alatt felhevülnek és a nyomerő hatására kialakul a kötés.


A hevítőelemes tompahegesztéskor a munkadarabok összekötendő felületeit egy vagy több hevítőelem (elempár) melegíti fel, majd a felületeket erő hatásával egyesítik. Az erőhatás lehet kézi-, gépi vagy a munkadarab hőtágulásából adódó. A hevítőelem helyzete szerint megkülönböztetünk közvetlen (direkt) vagy közvetett (indirekt) változatot. A közvetlen hevítőelemes hegesztéskor a munkadarabokat egy hevítőelem hővezetéssel vagy sugárzással 270C-nál kisebb hőmérsékletig melegíti fel. A hevítőelem a munkadarabok két párhuzamos felületével érintkezik. A felhevítés után és a hevítőelem eltávolítását követően a felületeket 0,1…2N/mm2-es nyomással összesajtolják. Az eljárás alkalmas homogén vagy heterogén kötések létesítésére. A tömeggyártásban elterjedt eljárással kondenzvíztároló edények, víz-, ill. üzemanyagszintet jelző úszók, raklapok, gépjármű akkumlátorok, csőkötések stb. állítható elő. A közvetett eljárásnál a hegesztendő felületeket 2…6 s alatt 270C-nál nagyobb hőmérsékletre hevítik. Ekkor a hevítőelem és a felületek között egy kis viszkozitású paraffinréteg jön létre, ami megakadályozza, hogy az olvadék a hevítőelemre tapadjon.

A hevítőelemes tokos hegesztés polimer csővezetékek kötésére használandó. A munkadarabokat az érintkezési felületük mentén egy fűtött elempár útján felmelegítik, majd a hevítőelem eltávolítását követően a palástfelületeket egymáshoz sajtolják. A hegesztés kezdetekor a csővéget meg kell munkálni, majd az un. betolási mélységet és az elcsavarodásmentes tengelyirányú elmozdítást jelző vonal felrajzolását követően a tokos idomot, majd a csővéget a hevítőelemre kell tengelyirányba tolni. A hőátadást követően az érintkező felületek csavarásmentes szétválasztása, majd összetolása után a kötést elmozdulásmentesen kell tartani annak megszilárdulásáig, ill. lehűlésig.

Elektrofúziós műanyaghegesztés esetén a munkadarabokat (idomot és csövet) az érintkezési felületen egy fűtőspirállal hevítik fel. A polimer csővezetékek kötéséhez alkalmas jellegzetes idom villamos csatlakozásaira kapcsolt feszültség következtében elektromos áram és ennek hatására hőfejlődás jön létre. Az érintkezési felületek között képződő ömledék hatására a kötési felületek nyomása megnő, a felületek között kialakul a varrat. Az eljárás az idomok kialakításától függően alkalmas egyenes csőszakaszok kötésére, leágazó vezetékek bekötésére, különböző átmérőjű csövek közötti kapcsolat létesítésére, könyökök alkalmazásával egymásra merőleges tengelyű csövek egyesítésére stb.

Hőre lágyuló műanyaghegesztés

A műanyag karosszériaelemek mind elülső-, mind a hátoldalukról hegeszthetőek, annak függvényében, hogy melyik felülethez tudunk könnyebben hozzáférni. Ahhoz, hogy a legjobb felületi minőséget érjük el, javasolt a repedést külső oldalról meghegeszteni, majd a hátoldalon erősítő keresztvarratokat felvinni. A műanyaghegesztés megkezdése előtt a repedések környékét meg kell tisztítani mindkét oldalról. Erre legmegfelelőbb nagyobb alkatrészek, lökhárító esetén, ha nagynyomású mosóval távolítjuk el a szenyeződéseket. A nedves elemeket töröljük át száraz ruhával és hagyjuk megszáradni. A törés mindkét oldaláról csiszolóval 20-30 mm szélességben távolítsuk el a festéket és egyéb rétegeket.
A hajszálrepedések felderítése érdekében a tiszta felületet fújjuk meg kb. 300C-os levegővel. Hő hatására a műanyag meglágyul és az eddig zárt repedések kissé kinyílnak. Ha megtaláltuk a repedés pontos végét, akkor egy 2 mm átmérőjű fúróval fúrjuk meg, így lezárjuk és megakadályozzuk, hogy ezen a repedés mentén a hegesztés tovább repedjen. A repedés mentén kialakított V alakú gyök minden esetben 90-os legyen, így illeszkedik a háromszög "A" profilú hegesztőhuzalhoz. Az alkatrészt mindig az anyagvastagság 2/3-ig gyököljük ki. A fúga szélessége ne haladja meg az 5mm-t. A gyök készítésére a leggyorsabb és legalkalmasabb mód a marófej használata, melyet Dremel300 kézi szerszámba, vagy bármilyen fúrógépbe beleforgatunk. A gyökölés befejeztével a fúgának meg kell egyeznie a hegesztőhuzal méretével.

A hegesztőhuzalok többféle méretben is kaphatók, a huzalok színe az anyagbeazonosítás és a hegesztés szempontjából lényegtelen.

Heftelés

A folyamat két részből áll, a hegesztőhuzallal való hegesztés megkezdése előtt végezni kell egy úgynevezett heftelő hegesztést, mely segít a törött anyagot a repedés mentén fixálni. Hefteléshez használjuk az erre készült heftelő fúvókát, melyet a körfúvókára lehet felhelyezni. Soha ne használjunk egyéb eszközt, mint pl. forrasztópáka, mivel a heftelés hőmérséklete nem lehet magasabb, mint a hegesztési hőmérséklet. Magasabb heftelési hőmérsékleten az anyag felülete az anyag felülete roncsolódhat és megéghet, ami gyengítheti a végleged hegesztést.

Forrólevegős hegesztés

A műanyaghegesztés megkezdése előtt fontos, hogy az anyagnak megfelelő anyagú pálcát válasszuk ki. A legtöbb esetben azonos anyaggal kell dolgozni, de tapasztalatok szerint egyes típusoknál lehetséges az eltérés. Forrólevegős műanyaghegesztés közben három fontos tényezőre kell figyelnünk: a hőmérséklet helyes beállítására, az egyenletes hegesztési sebességre, valamint a megfelelő nyomóerőre.


Műanyaghegesztőgép

Műanyaghegesztőgép


RION forrólevegős készülék

Műanyaghegesztés: Hőre lágyuló műanyag lemezek, csövek, profilok, szigetelő- és egyéb fóliák, továbbá egyes elasztomer-bitumenek hegesztésére.

A következő hegesztési módokra alkalmazható:

átlapoló hegesztés
hozaganyagos hegesztés
ömlesztő hegesztés
hőelemes hegesztés

Felmelegítés:hőre lágyuló műanyag félkész termékek formázása és hajlítása
Szárítás:nedves felületek
Zsugorítás: hőre zsugorodó zsugorcsövek, fóliák, szalagok, forasztások és idomok


A műanyaghegesztés elvégzéséhez szükséges szerszámok

  • kaparó

  • csiszológép

  • forrólevegős hegesztőgép

  • gyorshegesztő fúvóka

  • a műanyag típusának megfelelő műanyag hegesztőpálca

  • a hegesztési varrat megmunkálására egy 5 mm átmérőjű homlokmaró

A hegesztőpálcát teljes hosszában egy kaparószerszám vagy kés segítségével kaparjuk meg, így eltávolítjuk róla az oxidréteget. A kaparás kihagyása erőteljesen kihat a hegesztés minőségére. Ha az alkatrész gyökölése és a hegesztés megkezdése között több mint 10 perc eltelt, akkor az alkatrészt újra meg kell tisztítani. Fontos, hogy a hegesztőpálca kitöltse a kialakított V alakú gyököt. A hegesztőhuzal végét hegyezzük ki és elkezdődhet a műanyaghegesztés.

  • Hegesztés körfúvókával (ingázó hegesztés): Nehezen hozzáférhető helyeken, vagy vékony anyagok esetén alkalmazzuk az ingázó hegesztést.

  • Hegesztés gyorshegesztő fúvókával: könnyen hozzáférhető helyeken alkalmazhatunk gyorshegesztő fúvókát.

  • Tükörhegesztés: ez a hegesztési eljárás inkább az ívcsövek, csőelágazások előállításához használatos

A legfontosabb alkatrészek tömege és a felhasznált műanyag típusok:

  • ütközők: PP, ABS, PC, PUR
  • ülések: PUR, PP, PVC, ABS, PA
  • műszerfal: PP, PA, ABS, PC
  • üzemanyag rend.: PE, POM, PA
  • karosszéria elem: PP, PPE, UP
  • motortéri alkatrész: PA, PP, PBT
  • belső burkolat: PP, ABS, PET, PVC
  • elektromos alkatrész: PP, PE, PA, PVC
  • külső burkolat: ABS, PA, PBT, PP
  • világítótestek: PP, PC, PMMA, ABS, UP
  • kárpitok: PVC, PUR, PP, PE
  • folyadéktartályok: PP, PE, PA

PE műanyaghegesztő pálca:
füst nélküli lánggal ég, mint a gyertya, elfújás után fehér, viasz szagú füstje van, magától nem alszik el. Hegesztés hőmérséklete: 290C-310C. Főbb fajtái: HD-PE, LD-PE.
PP műanyaghegesztő pálca:
füst nélküli lánggal ég, csapeg mint a gyertya, elfújás után fehér, olajos szagú füstje van, magától nem alszik el. Hegesztés hőmérséklete:300C-330 C.
PP-EPDM: Füst nélküli lánggal ég, zajosan csepeg, a felület égés köben fortyog, elfújáskor fehér, olajos szagú füstje van és az égett felületen előfordulhat fehér hamu. Magától nem alszik el. Hegesztés hőmérséklete: 290C.
ABS: Fekete, erősen kormozó füsttel ég, kis mértékben csepeg, a cseppek leeséskor égnek, magától nem alszik el. Elfújás után fehér, kissé édeskés szagú füst és szenes felület képződik. Hegesztés hőmérséklete: 350C-360C.
PA-6: Füst nélküli lánggal ég, égéskor pattogó hangot ad, a felület fortyog, csepeg. Elfújáskor égett szaru szagú füstje van és elfújás után buborék képződik. magától nem alszik el. A felplasztifikálódott részből vékony szál húzható. Hegesztés hőmérséklete: 400C.
PC: Áttetsző színű, édeskés szagú, fekete füsttel ég, lángja pattogó. Nagy cseppekben csepeg, cseppenés után kialszik. Hegesztés hőmérséklete: 350C.
PS: Sűrű, fekete füsttel ég, korompelyheket képez, csepeg, magától nem alszik el. Elfújás után enyhén édeskés szagú füstje van, felülete elszenesedik. Hegesztés hőmérséklete: 360C.
PC-PBTP: Más néven XENOY. Fehér korompelyhek képződnek égés közben. Égés közben a felület és a láng pattog, nem csepeg, magától nem alszik el. Elfújás után fehér színű, édes szagú füstje van. Hegesztés hőmérséklete: 350C.
PVC: Fekete, maró klór szagú füsttel ég, égés közben korompelyheket képez, magától elalszik. Fajtái: LPVC (lágy PVC), KPVC (kemény PVC). Hegesztés hőmérséklete: 340C.
PET-G: Füst nélküli lánggal ég, égése zajos, csepeg, maágtól nem alszik el. Elfújás után fehér, édes szagú füstje van. A felplasztifikálódott részből vékony szálak húzhatók. Hegesztés hőmérséklete: 300C.
ASA: Fekete füsttel ég, magától nem alszik el, korompelyheket képez, kis mértékben csepeg (égő cseppek), elfújás után fehér, édeskés szagú füst és szenes felület képződik. Hegesztés hőmérséklete: 360C.
POM: Kis kékes lánggal ég, nyúlósan csepeg, hallhatóan pezseg, magától nem alszik el, a cseppek lecseppenés után tovább pezsegnek. Elfújás után nagyon erős szúró, maró szagú füstje van. Rodeg anyag. Hegesztés hőmérséklete: 380C.
AB-PC-alfa: Feketés füsttel ég, pattogó felület és láng, hosszú, szilárd állagú cseppeket képez. Elfújás után fehér, édeskés szagú a füstje. Az égett felület megduzzadt, elszenesedett és kráteres lesz. Hegesztés hőmérséklete: 350C.

Lézersugaras hegesztés

A lézersugaras hegesztés olyan ömlesztő hegesztőeljárás, amelynek során az ömlesztéshez szükséges hőmennyiséget lézersugár abszorpciója adja. A lézersugaras hegesztés a hővezetésen alapul, hiszen az energia a munkadarab belsejébe hővezetés útján kerül. Ennél a hegesztéstechnikai eljárásnál rendszerint nem használnak hozaganyagot, a munkadarabokat illesztési hézag nélkül, általában tompavarrattal hegesztik össze.


Felhasználási területei:

  • gépgyártás

  • karosszéria elemek hegesztése

  • lemezek

  • alkatészek

  • edények

  • stb

Aluminium hegesztés

Az alumínium és ötvözeteinek felhasználása folyamatosan és az acéloknál nagyobb mértékben növekszik. Ez oda vezet, hogy sok korábban csak acélt feldolgozó üzem - részben vagy egészben - átáll alumíniumra, vagy erre a célra új üzemet hoz létre. Mivel a gyártási folyamat, az alkalmazott fogalmak csak kis mértékben térnek el egymástól az alumínium és az acél hegesztéssel való feldolgozásakor - pedig tulajdonságaik nagy része egymással ellentétes - az alumínium hegesztési műveleteinél sokszor alapvető hibákat vétenek, ami drága után munkálást, selejtet és határidő csúszást okoz. Ezen különbségek ismerete a jó minőségű termékek előállításának elengedhetetlen feltétele.

Hegesztőanyagok

Az MSZ EN ISO 18273.2004 foglalja össze az alumínium és ötvözeteinek hegesztéséhez használt tömör huzalokkal és pálcákkal szembeni követelményeket, osztályba sorolásukat. Lényegében ez a szabvány az egyes huzalok kémiai összetételét határozza meg. Az ISO 544 a hegesztőanyagok műszaki szállítási feltételeit, mint a termék fajtáját, méretét, méret tűrését, jelölését rögzíti. Sok szempontból a szabvány túl általános. Az alumíniumhegesztés pedig érzékenyebb a hegesztőanyag tulajdonságaira, mint az acélhegesztés.

A hegesztőanyagok fontosabb tulajdonságai: állandó minőség, kémiai összetétel, tisztaság, tekercselés, dressur (a lecsévélt huzal szabadon felvett átmérője síkfelületen), keménység, siklási tulajdonságok és átmérő tűrés. A kiemelkedő gyártók mindent megtesznek az egyes tulajdonságok mérhetővé tételéért, a tulajdonságok állandóságáért. Egyes tulajdonságok még mindig nem mérhetőek, vagy változásaik okai nem teljesen ismertek. Ezért a nagy gyártó cégek az alapanyagok és a gyártási folyamatok állandóságára rendkívüli figyelmet fordítanak.

Az átmérő tűrése

Átmérő Keresztmetszet
mm eltérés mm2 eltérés
1,21 0,83% 1,15 1,65%
1,20 0,00% 1,13 0,00%
1,18 1,67% 1,09 3,31%
1,16 3,33% 1,06 6,56%










A szabvány az átmérő tűrésére 1,2 mm-es huzalnál +0,01/-0,04 mm-t enged meg. A teljes tűrésmező kihasználása az 1. táblázat szerint a huzal keresztmetszet nagyobb, mint 8 százalékos változásához vezet, amely maga után vonja - az azonos hegesztési folyamat érdekében - a huzal előtolási sebesség azonos mértékű változtatásának a szükségét.


Felületi tisztaság

A huzal felületi tisztaságát a huzal többszöri hántolásával érik el. A fémtiszta alumínium siklási tulajdonságai nagyon rosszak, ezért egy optimális kompromisszumot kell elérni a jobb siklási tulajdonságok és a még lehető legnagyobb felületi tisztaság között. Ez a megoldás természetesen minden gyártó titkos "receptje". A felületi tisztátlanságok nemcsak a gyártási folyamatból jöhetnek, hanem a tárolás hibáiból is és a nem tisztított előtoló berendezés is szennyezheti a huzal felületét. A felületi szennyeződések az alumíniumnál a hidrogén okozta rendkívüli problémák miatt - ellentétben a legtöbb fémmel - nagyobb jelentőséggel bírnak és a gyakorlatban sokszor jelentős nehézségeket okoznak.

Egy gyorsan és fokozatmentesen beállítható inverteres áramforrás segítségével a két végén befogott, ca 250 mm-es huzalt éppen az olvadáspont alá hevítjük. A felületen lévő szennyeződések elgőzölögnek és egy speciális berendezés ezt elszívja és mennyiségét megméri. A mérés eredménye grafikusan és numerikusan is egy számítógéppel kiértékelésre és a berendezés monitorján kijelzésre kerül.

Így a berendezéssel a hegesztés helyszínén, nagyon gyorsan eldönthető, hogy a fellépő problémák, például porozitás a huzal nem kielégítő felületi tisztasága miatt van-e.

Alkalmazástechnikai szempontok az alumínium védőgázos hegesztéséhez

Az alumínium és az acél fizikai tulajdonságainak különbségei - mint azt a bevezetőben is említettük - jelentős eltéréseket okoznak az ömlesztő hegesztés folyamatában, ezért az alumíniumnál néhány speciális következményre különösen figyelni kell.

 

Tulajdonságok Mértékegység Al Fe Viszony
Atomsúly g/mol 26,98 55,4 ~ 1 a 2-höz
Kristályrács   lapközepes köbös térközepes köbös  
Sűrűség g/cm3 2,7 7,87 ~ 1 a 3-hoz
Rugalmassági modulusz Gpa 67 210 ~ 1 a 3-hoz
Hőtágulási együttható 1/K 24   10-6 12    10-6 ~ 2 az 1-hez
Rp0,1 MPa ~ 10 ~ 100 ~ 1 a 10-hez
Szakítószilárdság MPa/ ~ 50 ~ 200 ~ 1 a 4-hez
Fajhő J/kg K ~ 890 ~ 460 ~ 2 az 1-hez
Olvadási hő J/g ~ 390 ~ 272 ~ 1,5az 1-hez
Olvadáspont C 660 1536 ~ 1 a 2,5-hez
Hővezető képesség W/m K 235 75 ~ 3 az 1-hez
Elektromos vezetőképesség m/Ω•mm2 38 ~ 10 ~ 4 az 1-hez
Oxidok   Al2O3 FeO / Fe2O3 / Fe3O4
az oxidok olvadáspontja C 2050 1400/1455 1600
az oxidok sűrűsége g/cm3 3,89 5,7 / 5,24 / » 5,0 Fe-oxid könnyebb mint a       fém az Al-oxid nehezebb

 




























Egyes tulajdonságoknak, mint például a sűrűség, szilárdság csak konstrukciós szempontból van jelentősége, hegesztés technikailag nincs.
Az alumínium jó elektromos vezetőképessége ívgyújtási problémákat, a nagyon jó hővezető képessége a varrat kezdésekkor kötéshibákat okozhat. A jó hővezető képességből adódóan a befogókészülék erősen felmelegedhet, ami méreteltérésekhez vezethet, ezért stabilabb készülék, vagy a készülék hűtése válhat szükségessé. A termék és a készülék tervezésénél figyelembe kell venni a jó hővezető képességet és a nagy hőtágulási együtthatót.
Külön figyelmet érdemel az oxidréteg és a hidrogén oldóképesség.


Oxidréteg

Az alumínium a szabad levegőn azonnal oxidréteget képez, amely lényegében amorf Al2O3 áll, ez két egymáson fekvő rétegből tevődik össze, úgymint:

  • egy megközelítően porozitás mentes amorf alumíniumoxid alap, vagy záró rétegből

  • valamint egy porózus, víztartalmú, kevés, kristályos alumíniumhidroxidot és Bayeritet tartalmazó takaró rétegből.

Az oxidréteg vastagsága az idővel, a hőmérséklettel és a rendelkezésre álló oxigén mennyiséggel növekszik. Habár az oxidréteg nagyon tömör, az olvadáspontja ca. 2300 °C és az alumínium felületét védi a további korróziótól, mégis lehet porózus és nedvességet vehet fel.

Az alumínium felületi állapota AFI és AWI hegesztésnél befolyásolja:

  • az ívstabilitást (a stabil ívhez szükség van alumíniumoxid jelenlétére)

  • az ív talppontjának a geometriáját

  • az ívben való feszültségesés nagyságát és ezen keresztül az ívhosszat

  • a varrat alakját

  • a varrat szövetszerkezetét

  • a folyamat reprodukálhatóságát, különösen gépesített hegesztésnél.

Mivel az oxidréteg vastagsága a nanométer tartományba esik és a gyakorlatban szinte nem mérhető, ha egy meghatározott rétegvastagságot akarunk a hegesztéshez biztosítani, nem marad más út, mint pácolással az oxidréteget teljes mértékben eltávolítani és meghatározott körülmények és az időtartam betartásával az állandó oxidvastagságot megcélozni.

Megjegyzendő továbbá, hogy az alumíniumoxid sűrűsége nagyobb, mint a vasoxidé. A vasoxid súlya alacsonyabb, mint a fémé, ezért ömlesztő hegesztésnél az oxid a fürdő felületén úszik. Az alumíniumnál az oxidok nehezebbek, elsüllyednek a fürdőben és oxidzárványokat képezhetnek.

Hidrogén oldódás

Az összes gáz közül az alumíniumban csak a hidrogén oldódik. Az oldóképesség a vasötvözetekkel összehasonlítva alacsony.

A hidrogén alumíniumban való oldódhatósága függ az ötvöző tartalomtól és a hőmérséklettől. Az oldott mennyiséget meghatározza még továbbá a rendelkezésre álló hidrogén mennyisége, parciális nyomása. Az oldott gáz mennyiséget szokásosan ml/100 g fém egységben adják meg. (1013 mbar, 0 °C; 1 ppm=1,1124 ml/100g)

Mivel az alumínium hidrogén oldóképessége magasabb hőmérsékletről való lehűlés közben ca. 600 °C-nál ugrásszerűen (1:20) lecsökken a fürdő kikristályosodása alatt, ez gyakran porozitáshoz vezet. A színalumíniumnál a legerősebb pórusképződési hajlam, míg az ötvözeteknél fenti oldóképességi ugrás alacsonyabb, tehát természetesen a porozitás veszélye is kisebb.


Ez a körülmény azt jelenti, hogy az alumínium AFI hegesztésénél a pórusképződés szinte elkerülhetetlen. A porozitásnak negatív hatása van a kötések statikus és dinamikus szilárdságára és egyéb gondokat is jelenthetnek. Például a varrat mechanikus lemunkálásakor megjelenhetnek a felületen és az esztétikai hibán kívül csökkenthetik a fedő rétegek (pl. festékek) tapadását.

Átvételköteles termékeknél a porozitás veszélyességének a megítélése gondot jelenthet, vagy meghiúsíthatja az átvételt.

Az alapvető megoldás a környezet hidrogén leadó képességét olyan alacsonyan tartani, amennyire csak lehetséges. Általában a hidrogéntartalom felső határa, amíg nem, vagy csak elvétve képződik porozitás 0,2 - 0,3 ml/100g. Ezt a határértéket a gyakorlatban gyakran jelentősen túllépik. A hidrogén felvétel forrásai az alapanyag, a hegesztőanyag, a védőgáz és az atmoszféra. Egy lehetőség szerint tiszta raktározás és feldolgozás, a felületek megfelelő előkészítése és minden egyéb hidrogén forrás elkerülése erőteljesen ajánlott.

Felületkezelés a hegesztés előtt

A fentiekben leírt tulajdonságok miatt az alumínium védőgázos hegesztésénél az alap- és hegesztőanyagok felületkezelése kitüntetett jelentőséggel bír, sokkal inkább, mint az acéloknál. A kérdést, hogy hegesztés előtt a tisztítás szükséges-e, csak úgy lehet megválaszolni: Ha minimális porozitással, nagyszilárdságú és állandó minőségű varratot szükséges készíteni, akkor egy alapos tisztítás egy kipróbált, meghatározott és reprodukálható eljárással okvetlen szükséges.
Raktározás és kezelés

Alapanyag. A lemezeket és profilokat függőlegesen tároljuk, ne érjenek össze, közöttük légmozgás legyen. A raktár lehetőleg fűtött, állandó hőmérsékletű legyen. A kontrolált páratartalom ajánlatos.

Hegesztőanyag. A fűtött, állandó hőmérsékletű raktárnak, a kontrolált relatív páratartalomnak nagy jelentősége van. A hegesztés megkezdése előtt a hegesztőanyagot legalább 24 óráig az alapanyaggal egy térben, bontatlan csomagolásban kell tartani, hogy felvehesse a környezet hőmérsékletét. Természetesen portól és minden szennyeződéstől védjük.

Kondenzáció. A páratartalom és a hőmérséklet hatása a különböző évszakokban a gyártás körülményeit jelentősen megváltoztatja. Ahogy a hideg söröspohár felületén a nedvesség kondenzál, ez ugyan úgy az alumínium felületén is megtörténik. Mértékadó a levegő és a fém közötti hőmérséklet különbség és a relatív páratartalom. A 3. táblázatban a harmatpont a változó hőmérséklet különbségek és a hozzájuk tartozó relatív páratartalmak vannak felsorolva.


(Tlevegő - Tfém)° Relatív páratartalom (Tlevegő - Tfém)° Relatív páratatalom
C % C %
0 100 12 44
1 93 13 41
2 87 14 38
3 81 15 36
4 75 16 34
5 70 18 30
6 66 20 26
7 61 22 23
8 57 24 21
9 53 26 18
10 50 28 16
11 48 30 14



















A bejelölt példa azt mutatja, hogy 70 %-os relatív páratartalom mellett már 5 °C-os hőmérséklet különbségnél megjelenik a nedvesség a fém felületén. Természetesen ez feltétlen kerülendő.
Varrat előkészítés

Plazmavágás
. Figyelni kell a lehető legkoncentráltabb ívre és a kevés hő bevitelre. A 2XXX, a 6XXX és a 7XXX ötvözetcsoportoknál a hőhatásövezetben repedésképződés fordulhat elő, ezért a vágás után minimum 3 mm-t mechanikusan le kell munkálni. Az 1XXX, a 3XXX és az 5XXX ötvözetcsoportoknál további megmunkálás általában nem szükséges. Az ötvözetcsoportokat az EN 573-3 és -4 anyagszám szerint határozza meg, a fenti jelölések a csoportok első számjelét jelölik. Az elmondottak az egész csoportra vonatkoznak, ezért jelöltük a többi helyi értéket X-el.

Mechanikus megmunkálások. Az esztergálás, a marás és más forgácsoló műveletek természetesen a legalkalmasabb előkészítési módok, fel kell hívnunk a figyelmet, hogy kenő és hűtő anyagokat alkalmazni nem szabad.

Az alumínium alapanyagoknál csak rozsdamentes acélból készült drótkeféket szabad alkalmazni a szénacél zárványok elkerülése érdekében.

Kémiai tisztítás. A hegesztendő darabok pácolását lehetőleg röviddel az eljárás megkezdése előtt végezzük. A nagyobb költségek ellenére a pácolást előnyben kell részesíteni. A kémia tisztításoknál mindig figyelembe kell venni a biztonsági és egészségügyi előírásokat.

Az alumínium védőgázos hegesztése

Az alumínium ömlesztő hegesztéséhez legnagyobb mértékben AFI hegesztést alkalmazzák, mellette még jelentős részarányt képvisel a tartály és készülékgyártásban és a 2 mm alatti lemez vastagságoknál az AVI hegesztés. A gyorsan fejlődő AFI impulzus technika, amely lehetővé teszi vékonyabb lemezek biztonságos feldolgozását is, egyre nagyobb jelentőséget kap a 2 mm alatti lemez tartományokban is. Az AFI és AVI eljárásoknál argont, héliumot vagy ezek keverékét használják védőgázként.

Amíg az AFI hegesztés nagyon jól gépesíthető, automatizálható addig az AVI hegesztésnél ez csak feltételesen lehetséges. Fentiek és az alapvetően nagyobb leolvadási teljesítmény miatt a fogyó elektródás eljárás a jövőben egyre nagyobb jelentőséget kap.

AFI hegesztés

Hegesztőanyagok.

Az egyes gyártók prospektusaikban megadják a legkülönbözőbb anyagokhoz alkalmazható hegesztőanyagokat. A hegesztőanyagok minősége közvetlen összefüggésben van a teljes kötés minőségével és a hegesztési eljárás biztonságával.

AFI hegesztés.
Mint már korábban is említettük a siklási tulajdonságokat és a huzal felület tisztaságát egy zavarmentes huzalelőtolás érdekében össze kell hangolni, amit a MIG WELD cég optimálisan oldott meg. A stabil és reprodukálható ívgyújtási folyamat, a kis ellenállás a tömlőkötegben és a minimális porozitást tartalmazó varrat mellett egy jelentős mellékhatás még, hogy a felület tisztasága jelentősen alacsonyabb füstképződést okoz.

Huzalelőtolás

A védőgázos fogyóelektródás hegesztés huzalelőtoló rendszereit az acélhuzalok feldolgozására fejlesztették ki. Mivel a siklási és merevségi tulajdonságai az alumíniumnak sokkal rosszabbak az acélnál, számos speciális megoldást kellett az alumínium huzalok problémamentes előtolása érdekében kidolgozni. A 7 kilógrammos (B300, S300) tekercseknél általában még elegendő a huzal előtolása, nem szükséges a huzalt húzni is. Nagyobb kiszereléseknél, 18 kg-os, 40 kg-os tekercseknél, vagy 80 kg-os hordó esetén már Push-Pull, vagy a néhány éve kifejlesztett Push-Push rendszerű huzalelőtolás szükséges.

Ívgyújtás

Az alumíniumnak jelentősen nagyobb az elektromos vezetőképessége, mint az acélnak. Ezért nehéz egy rövidzárnál ellenállás hevítéssel (I2xR) elegendő meleget elérni a huzalvégen, hogy a védőgázt ionizálni és az ívet begyújtani tudjuk. Továbbá a felületen van egy kemény, szigetelő oxidréteg, amelyet a rövidzár előtt fel kell törni. A hagyományos védőgázos ívhegesztő berendezéseknél az ívgyújtás problémáját egy speciális fojtótekerccsel sikerült többé-kevésbé megoldani. Az elektronikusan vezérelt áramforrásoknál lehetőség nyílott a rövidzárban a gyújtó áram elegendően gyors felfutását engedni és a gyújtás után hirtelen a hegesztéshez beállított paraméter értékre visszavezérelni.

Néhány éve rendelkezésre áll egy huzal visszahúzással vezérelt ívgyújtási eljárás. Ennél a módszernél a huzal lassan megközelíti a munkadarabot, amíg rövidzár keletkezik. Ezután a huzalt néhány milliméterre visszahúzzuk és így egy kisteljesítményű ívgyújtás keletkezik, majd nagyon gyorsan a hegesztéshez beállított áramerősségű ívet hoz létre a vezérlés. Így létrehozhatunk egy fröcskölés mentes és nagyon gyors ívgyújtást. A pontos huzalmozgatás biztosítására ennél az eljárásnál az előtoló motort közvetlenül a pisztolyhoz kell vinni, ami egy nagyméretű, nehéz pisztolyt eredményez. Emiatt ez a módszer csak gépesített megoldásoknál jöhet szóba.

Varrat kezdés és befejezés

Az alumínium nagy hővezető képessége miatt nagyon nehéz elegendő meleget a gyújtás után az alapanyag megfelelő felolvasztásához a varratkezdéshez vezetni. Továbbá a hegesztés folyamán a meleg olyan mértékben vezetődik a munkadarabban előre, hogy a varrat végénél kedvezőtlen körülmények alakulnak ki a végkráter feltöltéshez. Erre a célra a hegesztőgép gyártók egy a 4. ábrán látható áramlefutási program beállítását tették lehetővé gépeiken, ahol a varrat elején nagyobb, a varrat végén kisebb ívteljesítmény állítható be. Ez tényleges javuláshoz vezet, jóllehet a kezdések kötéshibáit, a porozitások előfordulását és a végkráter repedéseket biztonsággal elkerülni nem lehet. Ennek oka az is, hogy a védőgázos fogyóelektródás hegesztésnél a nagyobb ívteljesítmény nagyobb huzal előtolási sebességgel, több leolvadó fémmel, míg a varratvégnél a csökkentett teljesítmény kisebb huzalmennyiséggel jár együtt. Pedig pontosan ellentétes folyamat lenne szükséges.

Fentiek miatt, ha lehetséges a következő megoldások ajánlhatók:

  • kifutólemezek alkalmazása

  • a gyújtás és befejezés az alapanyagon

  • előmelegítés

  • hűtött készülékek használata


Fekete lecsapódás (lepedék) a varraton és környezetén

Nagyon sok felhasználási területen (pl. vegyi és élelmiszeriparban, létráknál, állványoknál) zavaró a fekete lecsapódás. Bár viszonylag könnyű kefével való eltávolításuk, de ez is egy további munkafázis és nehezen megközelíthető helyeken csak kézzel végezhető.

Ez a lepedék a magnéziumoxid elgőzölgéséből és a felületre csapódásából képződik. A magnézium az alumíniumnak egy olyan feltétlen szükséges ötvözője, amelyik az anyag szilárdságát jelentősen növeli. A magnéziumoxid leginkább fehér formájában ismert. Egy elektronmikroszkópos vizsgálat azonban kétséget kizáróan bizonyította, hogy a MgO a fehér szín mellett a szürkén, sárgán és barnán keresztül egészen a feketéig előfordulhat.


A következő lehetőségek állnak rendelkezésre a MgO képződés csökkentésére:

  • csökkenteni a huzal Mg tartalmát, vagy magnézium mentes huzalt használni (AlMg3, AlSi5)

  • optimalizálni az impulzus paramétereket a kevés fémgőz képződés érdekében

  • kerülni a nehezen hozzáférhető varrathelyeket és az ebből következő kedvezőtlen pisztoly helyzeteket

  • biztos takarás védőgázzal, megelőzendő az oxigén bekerültét az ív környezetébe


A hegesztés folyamatában nagy szükség van a palackokra. Többféle ipari palackot lehet használni, mely különféle gázokat tartalmaznak. Ezek közül a legfontosabbak: oxigén palack, acetilén palack, argon palack.

Fémszivacsok hegesztése

Fémszivacsok hegesztésére alkalmas eljárások lehetnek ömlesztő- és sajtolóhegesztési eljárások egyaránt. A már gyakorlatban alkalmazott, illetve alkalmazható eljárások a következők:


Ömlesztő hegesztések:
  • TIG hegesztés
  • AFI hegesztés
  • plazmahegesztés
  • lézersugaras hegesztés
  • elektronsugaras hegesztés
Sajtoló hegesztések:
  • hidegsajtoló hegesztés
  • ultrahang hegesztés
  • dörzshegesztés
  • diffúziós hegesztés
  • ellenállás tompahegesztés

Az eljárások alkalmazása, illetve alkalmazhatósága attól függ, kell-e biztosítani a nyitott cellás szerkezetet a varratban, vagy sem.


Ívhegesztési eljárások alkalmazása:

Az ívhegesztési eljárások nem teljes beolvadású varratok  készítésére alkalmazhatók, így a varratban nyitott cella is - legalább részlegesen - biztosítható. A kötés nem teljes beolvadású varrata alkalmas a terhelés átvitelére és részlegesen biztosítja s nyitott cellás szerkezetet is. Ilyen kötések készíthetők AFI hegesztéssel és a nagy energia sűrűségű hegesztési eljárásokkal is.
Szendvics szerkezeteknél is természetesen alkalmazhatók az említett eljárások. A szakirodalom beszámol a plazmahegesztés alkalmazásáról, amikor is hasonló kötéseket készítettek.


A lézersugaras hegesztés alkalmazása

A lézersugaras hegesztéssel készíhetők mind tömör, mind porózus varratok. A tömör varratok természetesen csak abban az esetben használhatók, ha nem követelmény a nyitott cella a varratban. Lézersugaras hegesztéssel készíthető olyan varrat is, amelyben a varrat nagy részében nyitott cellás. A nyitott cellát a varratban porozitást képző anyag adagolásával érik el. Ilyenkor hegesztőanyagot is kell adagolni, ez lehet pálca, illetve az illesztési hézagba helyezett lemez is.
A hegesztési paraméterekkel, illetve a paszta CaO tartalmával változtatható a varrat pórus tartalma. Bár szakirodalmi adatot erre vonatkozóan nem találtunk, véleményünk az, hogy a paszták alkalmazásával más eljárásoknál is biztosítható lenne a nyitott cellás varrat, pl. az elektronsugaras hegesztés esetében, sőt a paszták hagyományos eljárásoknál is alkalmazhatók feltehetően.

Sajtoló hegesztési eljárások alkalmazása

A hidegsajtoló hegesztés alkalmazásának feltétele olyan megfogók alkalmazása, amelyek biztosítják azt, hogy a fémhab nem roppan össze a megfogó szerkezet nyomása alatt.

Ultrahang hegesztés

A szakirodalomban több munka is beszámol az ultrahang hegesztés alkalmazásáról, első sorban szendvics-szerkezetek és lemezek kötésére alkalmazzák az ultrahang körhegesztést.


Dörzshegesztés

A hagyományos forgó mozgású dörzshegesztést próbáltuk alkalmazni a gyakorlatban, a szilumin munkadarab azonban a megfogóban többször megroppant, illetve hosszú befogás esetén  darab kihajlott. Tapasztalatunk szerint csak nehezen alkalmazható a forgó mozgású dörzshegesztés fémszivacsok hegesztésére. Szakirodalmi adatok szerint, a kavaró dörzshegesztés jól alkalmazható fémszivacsok hegesztésére. A kavaró dörzshegesztés nem csak homogén kötések hegesztésére alkalmas, hanem készíthetünk heterogén kötéseket is. Ebben az esetben a habosítást a hegesztés után végzik el.

FIGYELEM!!!

Szabó Péter feljelentést tett ismeretlen tettes ellen, aki 2010. 08. 11. 09.00 és 2010. 08.12. 06.20 közötti időben 2120 Dunakeszi Bem u. 6. sz alatti helyen a Hegesztés és Kreativitás Bt. telephelyén (hengerzártöréses módszerével jelentős értékre elkövetett lopás bűntettét követte el. A bűncselekménnyel okozott kár:2920000Ft, rongálással 800000Ft.
Eltulajdonított tárgyak:
3 db AWI hegesztőgép, értéke: 120000Ft
2 db hegesztőgép ITIG-200A AWI, értéke: 320000Ft
4 db hegesztőgép TIG-200SII IWELD AWI, értéke: 600000Ft
4 db hegesztőgép ZX7-160 A MMA INVERT, értéke: 240000Ft
4 db hegesztőgép ZX7-200 A IWELD, értéke: 300000Ft
3 db hegesztőgép ZX7-140A IWELD, értéke: 180000Ft
2 db Hegesztővágó készlet GCE RHÖNA RK, értéke: 110000Ft
1 db vágólándzsa készlet Broco, értéke: 500000Ft
5 db automata fejpajzs WELDING HELMET, értéke:75000Ft
3 db automata fejpajzs ORIGO-TECH ESA, értéke: 75000Ft
1 db fűrész STIHL MS211, értéke:200000Ft
Váltópénz:60000Ft



Hegesztés és Kreativitás Bt.    |   2120 Dunakeszi, Bem u. 6.
 Az oldalt szolgáltatja: wlap.hu