123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

01_1-3 Svařování jemnozrnných ocelí a ocelí vysoké pevnosti

Stále se zostřující požadavky na bezpečnost motorových vozidel a na minimalizaci vlivu na životní prostředí vyžadují trvalý vývoj koncepce karoserií. Od začátku 90 let stouply enormně požadavky na "tailored blanks" - na míru střižených svařovaných ocelových jemných plechů. Evropský automobilový průmysl konzumuje ročně 500 tisíc tun těchto produktů a další růst na 1 Mt je na obzoru. Do této skupiny je zařazeno velké množství ocelí nejrůznějších jakostí. K nim je třeba připočítat ocele o vyšší pevnosti. Téměř 90% "tailored blanks" se v současné době vyrábí laserovou technikou s CO2-lasery o výkonu 6 nebo 8 kW. Trend k nelinárním spojům vede i k používání Nd:YAG-laserů.

Jedna práce informuje o aktuálním stavu vývoje ocelí pro výrobu karoserií. Dominující technologií pro výrobu karoserií je stále odporové bodové svařování. Byly zpracovány pokyny pro odporové bodové svařování vysoko a nejvýše pevných ocelí v kategorii jemných plechů. Vysoko pevné ocele, jako např. DP 600, TRIP 700 nebo ZSTE 260 BC, způsobují při odporovém bodovém svařování mimořádné problémy. Protože se svářečský prostor vysokopevných a zejména povrchově upravených plechů stále více zužuje, je nutné pro svařování "inteligentní řízení procesu".

Další metodou spojování, použitelnou jen v určitých kritických místech karoserie, je automatické MIG-svařování. Byla popsána praktická doporučení, zejména pro konstrukci hořáků, pro příslušenství a pro robotové periferie.

Je diskutováno lepení moderními vysokovýkonnými lepidly při stavbě automobilů. Výsledky různých výzkumů ukazují, že za horka tvrzená epoxydová lepidla se zvlášť dobře osvědčují jako odolná proti lomům při hrubých konstrukcích.

Další práce pojednávají o vlivech nových materiálů, resp. dílců (vysoko pevné plechy, "tailored blanks", "tailored tubes"), o vlivu spojovacích technik a o vlivu koncepcí karoserií na odolnost při nehodách. Jsou popsány případy oprav podélných nosníků, sloupků, střech, povrchově upravených dílců a dílců vyplněných pěnou. Byly naznačeny možnosti obloukového pájení a oprav kombinací metod.

Při výrobě užitkových vozidel, zejména pro těžkou techniku a pro mobilní jeřáby, nelze vysoko pevné jemnozrnné ocele pominout. Je podán přehled použití MAG-svařování pro tyto účely. Jsou popsány mechanické vlastnosti svarových spojů různých vysoko pevných ocelí, které se v této oblasti používají, a jaké jsou možnosti zabránit u nich vzniku trhlin za studena. S ohledem na možnost využití vysoko pevných jemných plechů ve stavbě karoserií jsou popsány jednotlivé možnosti spojování - tavné svařování a pájení, tlakové svařování, mechanické spojování (klinchování, lisovací nýtování) a lepení. Je popsána i nosnost spojů v závislosti na technice spojování.

CO2-laser-MSG-hybridní svařování a hydrasvařování (hybride welding with double rapid arc) je vhodné pro spojování ocele do 5 mm. Experimentální zkoušky tohoto uspořádání byly vykonány i na oceli S700MC (1.8974). Svary se uskutečnily v poloze do úžlabí bez podložení tavné lázně, mezera až do 2 mm byla možná. Při této kombinaci metod byly docíleny vyšší svařovací rychlosti, než jsou možné při kterékoliv samostatné z nich.

MAG-tandemové svařování plechů v jakostech S690 a S890 je popsáno na jednom konkrétním příkladě. Bylo k tomu použito zařízení pro podélné svařování s dráhou do 10 m a s dostatečnou možností výškového i příčného přestavení svařovací jednotky.

Několik článků informuje o zkušenostech s plně mechanizovaným WIG-svařováním horkým drátem při kruhových montážních spojích na vysoko pevných jemnozrnných ocelích při stavbě tlakového potrubí na čerpací zásobní nádrži, které byly získány od začátku roku 2000. Již při praktickém nasazení se ukázalo, že WIG-svařování horkým drátem dává vysoké svařovací záruky a vysoký odtavovací výkon (ca 120 cm3/h). Bylo poukázáno, že podle dnešního stavu znalostí a s ohledem na nejnovější havarijní případy je WIG-svařování horkým drátem s vysokou pravděpodobností jediná metoda, kterou je možno svařovat jemnozrnné konstrukční ocele v pevnostní třídě do 960 N/mm2 na montáži tlakových potrubí vodních děl hospodárně a spolehlivě.

Pro ruční obloukové svařování, pro svařování pod tavidlem a pro MAG-svařování vysoko pevných ocelí v pevnostní třídě 950 N/mm2 byly v Japonsku vyvinuty nové vysoko houževnaté přídavné materiály. Použití těchto materiálů zlepšuje houževnatost svarových spojů při současné redukci obsahu kyslíku na méně než 200 ppm. Svarové spoje mají dobrou odolnost proti trhlinám za studena. Nutná předehřívací teplota může být omezena na 100oC.

Další práce se zabývá vlastnostmi spojů svařených obalenými elektrodami a MAG-způsobem na různých konstrukčních ocelích vyšší pevnosti, které se používají v civilní i vojenské technice. Zkoušky spojů zhotovených sedmi druhy přídavných materiálů zahrnují tahové zkoušky, zkoušky vrubové houževnatosti, metalografické a fraktografické analýzy a lomové plochy.

Při elektrostruskovém rychlostním plátování jemnozrnných konstrukčních ocelí je možno dosáhnout bezvrubový přechod návaru a dobrou jakost povrchu až do rychlosti 55 cm/min. Kvalita plátování je posuzována různými zkouškami, např. měřením tvrdosti nebo zkouškou tepelného šoku. Pro omezení stupně promísení a pro dosažení tvaru spoje vhodného pro průmyslové použití je třeba tepelný příkon omezit na 60 kJ/cm. Při hodnotách ca 80 kJ/cm je možno pozorovat nárůst stupně promísení.

Technologické vybavení, průběh procesu a zvláštnosti jeho přípravy při mechanizovaném svařování produktovodů z ocelí vyšší pevnosti kategorie X70 a X80 jsou popsány v závislosti na jeho projektu. Aby se zabránilo vodíkové křehkosti v oblasti svarového spoje, je třeba při svařování těchto ocelí dodržet vysoké nároky při provádění. Z těchto důvodů a z důvodů vyšší produktivity práce se stále více přechází na mechanizované svařování s programově řízeným vybavením.

Další práce se zabývá výsledky zkoušek vhodnosti mikrolegovaných svařovacích drátů Si-Mn-Ti (drát 1) a Si-Mn-Ti-Ni-Mo (drát 2) pro mechanizované svařování kruhových spojů MSG-metodou na vysoko pevných ocelích X70 a X80. Svařované roury měly vnější průměr 1016 mm při tloušťce stěny 14.5 mm(X70) a 1219 mm při tloušťce 21,8 až 22 mm (X80). Výsledkem vyhodnocení byl závěr, že pro ocel X80 je nejvhodnější kombinace obou drátů - drát 1 je vhodný pro kořenovou housenku, drát 2 pro zbývající vrstvy.

Doporučení pro výběr přídavných materiálů a volbě svařovací technologie pro zavařování spojovacích kusů ochranných trub z ocelí vyšší pevnosti typu X56 až X80 pro Offshore-použití obsahuje další práce. Převažující náhrada MSG-metody svařováním pod tavidlem (až na stehování) vede ke zřetelnému zvýšení produktivity práce. Zatímco ocele X52 a X56 se svařují dráty SD3 a polobazickými tavidly, pro vysoko pevné ocele X70 a X80 je třeba užít dráty třídy SD21NiCrMo až SD3Mo a plně bazická tavidla.

Při svařování vysoko pevných ocelí závisí dosažení spojů bez trhlin na správné teplotě předehřátí. Pro její určení se užívají metody CE (Velká Britanie), CET (SRN), CEN (Japonsko) a AWS (USA), všechny jsou založeny na určení ekvivalentu uhlíku. Byly popsány faktory a rozdíly všech uvedených metod. Rovněž byly charakterizovány výzkumně materiálové souvislosti, které ovlivňují tvrdost v tepelně ovlivněném pásmu feritických ocelí.

Pro zjišťování rozložení vodíku ve svarech vysoko pevných ocelí jsou nové analytické metody. Tyto metody založené na "laserablation" (úbytku laserového paprsku?) jsou schopné ukázat kvalitativní rozdíly obsahu vodíku v jednotlivých oblastech svarového spoje. Výzkumy vedly k vývoji senzoru pro určování difusního vodíku, který je použitelný i v provozních podmínkách. Tato nová měřicí metoda dává analytická data nutná pro určování vodíku v době kratší než 1 hodina. Senzorová zařízení jsou tak kalibrována, že udávají množství v ml/100 g svarového kovu s vysokou přesností.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz