192079. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fémréteg felrakó hegesztésére alumíniumra
1 192.079 A találmány tárgya eljárás fémréteg felrakó hegesztésére alumíniumra, amikoris alumínium alaphoz viszonyítva másik fémet tartalmazó anyagból kialakított huzalt mozgatunk, a huzal szabad végét folyamatosan megolvasztjuk és ezzel az alapon megszilárdulás után kívánt vastagságú fémréteget adó hemyóvarratot készítünk. A találmány szerinti megoldás a hegesztési technikában alkalmazható és a népgazdaság minden ágában hasznosítható, ahol alumíniumötvözetekből készülő hegesztett konstrukciókat kell előállítani. A gépek és mozgó részekkel kialakított berendezések teljesítménye az állandó fejlesztés eredményeként egyre növekszik, ezért egyre inkább szükség van ellenálló ötvözetek felhasználására. A kopásállóság további követelményként jelentkezik, mégpedig elsősorban olyan alkatrészek és részegységek esetében, amelyeket nagy hőmérséklet mellett egyidejűleg ütések, illetve koptató hatások erősen igénybe vesznek. Ha az alkatrészeket nagy kopásállóságú felületi réteggel látjuk el, akkor élettartamuk és ezen keresztül az egész gép, motor vagy berendezés élettartama jelentősen megnövelhető. Számos alkatrészt több részből hegesztenek össze, és ezért sokszor igen kényelmes a hegesztési varratokat a maximális kopással jellemezhető tartományban kialakítani. A kopásállóság növeléséhez azonban a hőálló alumínium ötvözetek esetében a vas alcsoportba tartozó elemek olyan nagy mennyiségére van szükség, hogy lehetetlenné válik képlékenyen alakítható alumínium alapú hegesztő huzalok előállítása. Alumínium felrakó hegesztésére ismeretes olyan eljárás, mikor vékony, 0,2 mm átmérőjű nikkelszállal erősített alumínium alapú hegesztőhuzalt használnak fel. Ennek az eljárásnak a hátránya a kis termelékenység. A huzal felhegesztésének sebessége általában 16 m/h alatt van, legfeljebb 20 m/h érhető el. A hegesztés elvégzéséhez mintegy 200 °C hőmérsékleten történő előmelegítésre van szükség, ami kizárja a munkadarabok könnyű kezelhetőségét és kiegészítő felszereléseket tesz szükségessé. Ezen túlmenően a hegesztőhuzal előállítása nagyon munkaigényes és csak laboratóriumi körülmények között lehetséges: 20 ... 30 db mintegy 0,2 mm átmérőjű nikkelhuzalokból álló nyalábokat pontosan központosítanak és kis sebességgel olvadt alumíniumon, a folyamatos öntés technológiája szerint áthúzzák. A vékony nikkelszálak előállításához költséges húzógépek és nagy termelési felület szükségesek. A jelen találmány célja a felrakó hegesztési eljárással készített hegesztések, pontosabban alumíniumon vas csoportba tartozó elemmel kialakított rétegek minőségének javítása, mégpedig a kopásállóság javításával és a termelési költségek csökkentésével. A kitűzött feladatot olyan, alumínium felrakó hegesztésére szolgáló eljárás kidolgozásával érjük el, amikoris alumínium alaphoz viszonyítva másik fémet tartalmazó anyagból kialakított huzalt mozgatunk, a huzal szabad végét folyamatosan megolvasztjuk és ezzel az alapon megszilárdulás után kívánt vastagságú fémréteget adó hernyóvarratot készítünk és a találmány szerint a hemyóvarratot 103 ... 10s W/cmJ közötti, a fémréteg kívánt vastagsága mellett szokásosnál 1,5 ... 3,0-szoros hőteljesítménnyel és 50 ... ... 500 m/h közötti, a fémréteg kívánt vastagsága mellett szokásosnál 3 ... 10-szer nagyobb sebességgel, a másik fémet 20 ... 90 %-ban tartalmazó hegesztő für, 2 dővel készítjük, majd a hemyóvarratot befogadó, annál 1,2 ... 5,0-szor nagyobb térfogatú hegesztő fürdőben a felhegesztett fémet átolvasztjuk. A találmány szerinti eljárás foganatosításakor a hegesztési varrat már az első eljárási lépés során teljes térfogatában intermetallikus vegyidéiként jön létre, mivel a fürdőben a kiegészítő fém nem tud teljes mértékben egyenletesen eloszlani. A megismételt megolvasztás, tehát az átolvasztás során, azzal a feltétellel, hogy az új rés térfogatát tekintve legfeljebb ötszöröse a réginek, az intermetallikus vegyidet a fürdő teljes térfogatában homogén varrat keletkezése közben eloszlik, és ekkor az intermetallikus vegyületek nagyobb alumíniumtartalommal alakulnak ki. Ezt a műveletet azonban nem lehet szokványos feltételek között elvégezni, mivel vagy az intermetallikus vegyidet nem olvad meg, vagy az áramerősség növekedésekor a környező alapfém olvad meg, és az intermetallikus hernyóvarrat a hegesztési varratban darabosan merevedik meg. A megfelelő hatásfokú eloszlatáshoz szükség van a normális értékhez viszonyítva a hegesztési fürdő jóval intenzivebb átmelegítésére, amihez koncentrált hőforrásra van szükség. Ezt a például a hegesztési áram 1,5 ... 3,0-szorosára és a hegesztési sebesség 3 ... ... 10-szereésre való növelésével érjük el, a normál értékekhez viszonyítva. Kiegészítő műveletekkel lehet megelőzni a beégéseket, a szükségtelen olvadásokat. Az eljárás kettő vagy három elektródos berendezéssel, továbbá több műveletben egyszeres elektróddal is elvégezhető. A hegesztéshez akár váltakozóáram akár normál polaritású egyenáram alkalmazható. Ha a hegesztést váltakozóárammal végezzük, az áramforrást oszcillátorra’, ívstabilizáló eszközökkel, állandó összetevőt elnyomó szűrőkkel és további ismert elemekkel kell kialakítani. Ez a felépítés a szokásos hegesztő készülékekből ismeretes. A legjobb eredményt a plazmás forrás biztosítja, íly módon a hőkoncentráció megnövekszik (az ív talpponti hőmérséklete nagyobb), az ív átmérője csökken és további energiafelhasználás nélkül is javul az eljárás hatékonysága, vagyis kisebb áramerősségek mellett a nagy teljesítményű hegesztési eljárással biztosított paraméterértékek érhetők el. Hasonló előnyöket mutat a plazma. A volfrámból készült elektród átmérője a konvencionális hegesztéshez hasonlóan választható meg és a huzalátmérőt 0,4 ... 5,0 mm között célszerű megválasztani. A hegesztési terület védelmét célszerűen megfelelő semleges gázzal lehet elérni. Ha adalékanyagként valamilyen, az alumíniumban könnyen oldható vascsoportbeli elemet alkalmazunk (például nikkelt, vagy kobaltot), az első műveleti lépésben (felhegesztéskor) a kisebb javasolt mennyiséget, tehát 20 ... 30 %-ot kell bevezetni. Nehezen oldható elemek esetében célszerű a felső határértéket, tehát a 80 ... 90 %-ot választani. Felrakó, hegesztés esetében a 20 ... 90 %-os tartományt az alumíniumötvözetekből készült rétegeknél be ked tartani. Ha a vas részaránya az alumínumötvözetben kicsi, vagyis az alsó határérték közelében van, a felrakó hegesztést a felső telítési érték közelében (90 %-ig teriedő érték mellett) kell elvégezni. Ha az ötvözet a felső határérték közelében levő vasmennyiséget tartalmazza, akkor az alsó, 20 ... 30 % közötti telítési értékeket használjuk, stb. A találmány tárgyát a továbbiakban foganatosítás! példán ismertetjük: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
