184510. lajstromszámú szabadalom • Eljárás salakhegesztő berendezés
I 184 510 2 A találmány tárgya eljárás salakhegesztcsre, amikor is hegesztendő munkadarabok közötti rés szélességére, a hegesztéshez szükséges feszültség és áramerősség nagyságára optimális értéket, illetve értéktartományt állapítunk meg, a munkadarabokat felállítjuk, közöttük az optimális szélességű rést biztosítjuk, a rést oldalról lezárjuk, a résbe hegesztőhuzalt vezetünk, a hegesztőhuzalt és a munkadarabot megfelelő áramforrás sarkaira csatlakoztatjuk, az áramforrást bekapcsoljuk, majd a hegesztőhuzalnak a résben való előtolásával a hegesztést elvégezzük. Tárgya továbbá salakhcgesztő berendezés, különösen a fenti eljárás foganatosítására, amely sarkaival réssel elválasztott munkadarabokra, illetve hegesztőhuzalt a résbe bevezető adagolóberendezéssel van ellátva. A találmány szerinti eljárással és berendezéssel a salakhegesztés eredményeként jó minőségű, hőkezelést nem igénylő varrat állítható elő. A salakhegesztés nagy vastagságú hegesztési varratokat egy technológiai lépésben szolgáltató eljárás. Nagyobb vastagságú munkadarabok között a szokásos ívhegesztés során ismételt varratsorokként hozzák létre a hegesztési varratot, ezzel szemben a salakhegesztéssel akár 3 m vastag anyag mentén is lehet hegeszteni egyetlen műveletben. Salakhegesztéshez az összehegesztendő munkadarabokat az anyagtól, a hegesztés tervezett feltételeitől függő távolságon függőleges rést meghatározva elrendezik a munkadarabot, illetve a résbe bevezetendő hcgesztőhuzalt áramforrás sarkaira csatlakoztatják, majd a huzalelőtolást biztosítják oly módon, hogy a hegesztőhuzal mozgása során a munkadarabbal fémesen ne érintkezzen. A hegesztőhuzalt a résben, amennyire lehetséges, előtolják, majd közötte és a munkadarab vagy a munkadarabbal kapcsolódó fém talplemez között ívet hoznak létre, amely a hegesztőhuzalt és a talplemezt megolvasztja. Ezt követően a fémolvadékra salakképző port szórnak, amely elektromosan vezető ömledékké alakul és lefojtja az ívet. A salakképző port lehet a hegesztőhuzal vagy azt vezető cső szigetelő bevonataként is adagolni. A salakömledéken keresztül az áram már ív nélkül is fennmarad, a forró salak biztosítja a hőátadást, a hegesztés menetében a munkadarab rés melletti felületi rétegének megolvasztását, és így a hegesztést. A hegesztés során oszlopszcrűen nagy tömegű varratot hoznak létre. Szükség esetén több hegesztőhuzalt is alkalmaznak. Az áramerősség értéke huzalonként szokásosan 500...800 A. Áramforrásként, előnyös lapos karakterisztikájú egységek alkalmazása, mivel ezek viszonylag könnyen szabályozhatók. Az áramerősség szabályozása ebben az esetben a huzalelőtolás sebességével jól biztosítható, míg a feszültségszabályozást az áramforrásban lehet elvégezni. A törekvés mindeddig az volt, hogy salakhegesztéshez folyamatosan állandó értékű áramot és feszültséget biztosítsanak, mivel ily módon a varrat egyenletes növekedése, a hegesztés egyenletessége jellemzi a folyamatot. Az ívhegesztéses eljárásokban jól ismert az áramerősség és a feszültség szinkron lüktetése hegesztés közben. A lüktetés megkönnyíti a hegesztés technológiáját (függőleges hegesztés, vékony lemez hegesztése, szabályozott varratátolvadás stb. válik lehetségessé). Szükség esetén a kialakuló varrat kristályszerkezetét is lehet ily módon javítani, de a lüktetés a hőbevitel szabályozására is alkalmas. A hegesztés egyik problémája a varrat (a hegesztett kötés) minősége. Az egy lépésben készített, nagy tömegű salakhegesztési varratok általában ridegek, ütőmunkájuk, szívósságuk kicsi, ezért hőkezelést vagy más minőségjavító eljárást igényelnek, fgy például az ötvözetlen szerkezeti acélból készült 30 mm vastag munkadarabok sa'akhegesztési varratait általában 500...600 A áramerősség, 34...36 V feszültség mellett állítják elő. A kapott varrat ütőmunkája szobahőmérsékleten ritkán lépi túl a 40 J-t, 0 °C hőmérsékleten általában 20 J, —10 °C hőmérsékleten pedig 10 J alatt marad. A jellemző 35 J értéket szobahőmérsékleten biztosítja. Az ívhcgesztéssel előállított vastagabb varratok minőségét kedvezően befolyásolja a soronkénti hegesztés, amikor minden új sör egyúttal hőkezeli az előző sorokat. A salakhegesztésben viszont ilyen közvetlen hőkezelő hatás eddig nem volt ismeretes, bár a varratok kis szívóssága miatt a minőségjavítás sokszor elengedhetetlen. A minőségjavító eljárások közül a hőkezelés költséges és energiaigényes, mivel a már kész nagy tömegű munkadarabot kell jól meghatározott hőmérsékletre újból felmelegíteni. Más ismert eljárás szerint a munkadarabot már eleve olyan anyagból készítik, amelynek ötvözőanyagait a későbbi hegesztés szükségleteinek megfelelően választják, és egyúttal a hegesztőhuzalt is gondos ötvözéssel alakítják ki. Mindez az előállítás költségeit és technológiai igényességét növeli. A gyakorlatban igen korlátosán más eljárásokkal is találkozni lehet, de ezek inkább csak a javaslatok szintjén maradtak meg: hegesztés közbeni rázás, ultrahangos és gamma-sugárzásos besugárzás, követőlángos és indukciós hevítés, mágneses tér alkalmazása. Ezek kis hatékonyságú, esetleg viszonylag nagy költséggel járó megoldások, és így a minőségjavítás ma szinte kizárólag az ötvözés és a hőkezelés módszerével történik. A találmány célja a salakhegesztési varrat tulajdonságait javító olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amely az ismert megoldásokhoz viszonyítva egyszerűen és kisebb költséggel, hatékonyan biztosítja a varrat minőségének javítását. A találmány alapja az a felismerés, hogy a hegesztéshez szükséges áram erősségének és/vagy feszültségének változtatása hegesztés közben a salakhegesztés folyamatát előnyösen képes befolyásolni, alkalmas arra, hogy kedvező kristályszerkezetű, hőkezelést nem igénylő varratot hozzunk létre. A felismerés alapján salakhegesztéshez olyan eljárást dolgoztunk ki, amikor is hegesztendő munkadarabok közötti rés szélességére, a hegesztéshez szükséges feszültség és áramerősség értékére optimális értéket, illetve értéktartományt határoztunk meg, a munkadarabokat felállítjuk, közöttük az optimális szélességű rést biztosítjuk, a rést oldalról lezárjuk, a résbe hegesztőhuzalt yezetünk, a hegesztőhuzalí és a munkadarabot az optimális értéktartományba eső feszültséget és áramot szolgáltató áramforrás megfelelő sarkaira csatlakoztatjuk és az áramforrás bekapcsolásával, illetve a hegesztőhuzal előtolásával a hegesztést elvégezzük, és a találmány szerint a hegesztés folyamatában az áram erősségét és/vagy a feszültséget a létrejövő varrat optimális kristályszerkezetét biztosító módon az optimális értéktartományban pulzálással, előnyösen periodikusan változtatjuk. A találmány szerinti eljárást előnyösen úgy is megvalósíthatjuk, hogy a változtatás közben az áramforrásból bevezetett áram útját rövid időre szükség szerint periodikusan megszakítjuk. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foga-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
