168885. lajstromszámú szabadalom • Új hegesztési eljárás fémes kötések kialakítására, különösen acélcsövek hegesztésére
3 168885 4 Az ismert hegesztési eljárások alkalmazása 500 milliméter névleges átmérőnél kisebb acélcsövek szereléskor történő összehegesztésére nem célszerű. Az automatizálás ugyanis gazdaságtalan, minthogy az ismert automaták beállítási ideje ez 5 esetben nagyobb, mint a hegesztési idő, amely a varrat kézi hegesztéséhez szükséges. A rendelkezésre álló hegesztő létszám azonban egyre kisebb, emellett pedig a kézihegesztés minősége sokkal egyenetlenebb az automatikus hegesztésénél. io A forrasztásnak két hátránya is van. Az egyik az, hogy a forraszanyag meghatározza a kötés szilárdsági tulajdonságait, és a forrasztási hőmérsékletet is. Az acélok forrasztásához használatos forrasztóanyagok — amelyeknek mind szívóssága, 15 mind szilárdsági tulajdonságaik megfelelőek és ezen kívül olvadási hőmérsékletük és folyási tulajdonságaik is alkalmasak — általában nagy mennyiségű ezüstöt tartalmaznak, és ezért igen drágák. Másik hátránya a forrasztásnak az, hogy a kötés alapja a 20 megfelelő kapilláris hatás, amely a varratfelületek forraszanyaggal történő egyenletes benedvesítését, és ezzel a hibátlan kötést biztosítja. Ehhez pedig szintén a varratfelületek költséges megmunkálása szükséges. 25 Célunk a jelen találmánnyal az eddig használt eljárások hátrányainak kiküszöbölése, főként csöveknek szereléskor történő hegesztése esetén, különösen 500 milliméternél kisebb névleges átmérőjű csöveknél, azaz a nyomóerő hatására létrejövő je- 30 lentősebb deformáció megszüntetése, különösen a cső belsejében. A feladat tehát olyan hegesztési eljárás kidolgozása, amelynek segítségével 500 milliméternél kisebb névleges átmérőjű csövek gyorsan és bizton- 35 ságosan hegeszthetők, költséges berendezések és hosszadalmas előkészületi idő nélkül. A jelen találmány alapja az a felismerés, hogy az említett elveken, tehát az atomok között ható erők felhasználásán, az olvadt közegek összekeve- 40 résén és a diffúzión kívül még a szilárd anyagok folyadékokban történő oldódásának elvén alapuló hegesztési eljárás is felhasználható. A kitűzött feladatot a találmány szerinti megoldással úgy oldjuk meg, hogy a varratgyökbe ada- 4 5 lékanyagként az alapanyaggal azonos, vagy ahhoz hasonló anyag és olyan járulékos anyag keverékét helyezzük el, amelynek olvadáspontja, illetve szolidusz hőmérséklete alacsonyabb, mint az alapanyagot alkotó fém, vagy ötvözet olvadáspontja, 50 illetve szolidusz hőmérséklete, és amely olvadt állapotban az alapanyagot oldja, majd a varrat környékét a munkadarabok- egymáshoz szorítása mellett a járulékos anyag olvadáspontja, illetve szolidusz hőmérséklete és az alapanyag olvadáspontja, 55 illetve szolidusz hőmérséklete közötti hőmérsékletre melegítjük, és ugyanígy lehűtjük, miután az adalékanyagot alkotó keverékből, valamint a varratperemekről beoldódó alapanyagból az alapanyag összetételéhez hasonló ötvözet alakult ki. 60 Az alkalmazott járulékos anyag lehet színfém, keverék vagy ötvözet. Az adalékanyag tehát mindig legalább két komponenst tartalmaz: az alapanyagot, illetve az alapanyaghoz hasonló anyagot és a járulékos anyagot. Ez a két komponens azonban sem- 6S miképpen nem ötvözet formájában kerül alkalmazásra, minthogy éppen a járulékos anyagnak alacsonyabb olvadáspontját és folyékony állapotban történő oldóképességét használjuk ki a kötés létrehozásához. Ha két komponenst ötvözet formájában alkalmaznánk, az ötvözet olvadáspontja, illetve szolidusz hőmérséklete lényegében megegyezne az alapanyag olvadáspontjával, illetve szolidusz hőmérsékletével, minthogy az ötvözet is lényegében az alapanyaggal azonos vagy ahhoz teljesen hasonló anyag lenne. Az adalékanyagot tehát a két komponens egyszerű összekeverésével, vagy porkohászati úton lehet előállítani. Előállítható még az adalékanyag az egyik komponensnek a másik komponenssel történő átitatásával (impregnálásával) is. A varrathoronyba helyezett anyagok célszerűen a munkadarabon végzendő hegesztésnek, illetve a varrathoronynak megfelelő alakúak és konzisztenciájúak lehetnek. Előnyösen használhatók az adalékanyagok por, paszta, szintereit darabok, gyűrűk, szalagok, drótok vagy fonatok formájában. Az eljárás különösen előnyösen alkalmazható acélok hegesztésére, amikor is adalékanyagként 20-60% nikkelt és 80-40% mangánt tartalmazó ötvözetet vagy keveréket lehet használni. Ehhez keverjük hozzá a szokásos hegesztőporokat. Szükség esetén az adalékanyag tartalmazhat maximum 70% mennyiségben vasat, acélt, krómot vagy egyéb olyan fémeket, amelyek olvadási hőmérséklete 1400 C° fölött van. Az adalékanyagok elhelyezése után a varrat körüli tartományt 1050-1400 C° hőmérsékletre hevítjük fel 1—30 másodperc időtartamra, miközben a munkadarabot kissé egymáshoz szorítjuk. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során az alkalmazott nyomóerő a diffúziós hegesztésnél alkalmazott nyomóerőknél is legalább egy nagyságrenddel kisebb lehet. A hegesztés során a kötés nem leolvadással vagy diffúzióval, hanem az alapanyag beoldódásával jön létre. Ennek során alakul át az adalékanyagként alkalmazott keverék, illetve porkohászati anyag az alapanyaggal megegyező vagy ahhoz hasonló összetételű ötvözetté. A találmány szerinti eljárással az összes varratfajta, tehát tompa-, sarok-, kör- és egyéb varratok minden helyzetben hegeszthetők. Ugyancsak hegeszthetők az eljárással tartók, merevítők, valamint különböző vastagságú és keresztmetszetű összekötendő anyagok. A találmány szerinti eljárás alkalmazásával lehetővé válik kis névleges átmérőjű acélcsöveknek a szerelés helyén történő gyors és gazdaságos összehegesztése. Nem szükséges viszont a hegesztőknek az ilyen munkák elvégzéséhez egyébként elengedhetetlen kézügyessége. A találmány további részleteit kiviteli példákon ismertetjük. Acélcsövek körvarratának elkészítéséhez oldó közegként körülbelül 1020C°-on olvadó, 39,5% nikkelt és 60,5% mangánt tartalmazó ötvözetet alkalmazunk. Ez az ötvözet önmagában kemény és merev. Vassal együtt azonban szilárd és szívós ausztenites nikkel-mangán acélt alkot. A hegesztéshez vasból vagy dekarbonizált acélból készült, 2
