123



Stránky připravuje:

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

Aktualizováno: 10/05/2007

03_1-3 Svařování jemnozrnných ocelí a ocelí vysoké pevnosti

Použití ocelí vyšší pevnosti nabízí v řadě průmyslových oborů možnost pro lehčí a hospodárnější konstrukce. Požadavkům na vyšší pevnost, větší houževnatost a zlepšenou svařitelnost odpovídají opatření pro zlepšení metalurgie a válcování při dalším vývoji osvědčených i nových ocelí. Díky tomu jsou dnes pro stavbu užitkových vozidel k dispozici dobře zpracovatelné, vysoce pevné oceli s mezí kluzu od 355 do 1100 N/mm2, které současně vykazují vysoké rezervy v houževnatosti. V úzké spolupráci s automobilovým průmyslem byly vyvinuty pro kolejnice sedadel osobních automobilů, kde doposud používaly vysoko pevné ocele zvláštní jakosti typu ZStE 500, vysoko pevné ocele zvláštní jakosti RAWAEL 70, 80, 90 a 100, které při nejméně stejně dobrých tvářecích vlastnostech pásové ocele umožňují redukci tloušťky dílů a další zvýšení meze kluzu.

Speciálně pro lehké stavby byly vyvinuty žárově zinkované vysoko pevné ocele s pevnostmi v tahu od nejméně 500 až nad 1000 N/mm2 při tloušťkách mezi 0,6 až 2,75 mm2. Zpevnění těchto ocelí při tváření za studena a Bake-hardening-efektu při lakování vedou ke zlepšení vlastností konstrukčních dílů, které právě v konstrukční fázi naleznou uplatnění. Pro snížení spotřeby benzinu a CO2-emisí a dále pro zvýšení bezpečnosti ve stavbě automobilů byly ocelářským průmyslem vyvinuty různé ocele vyšší a vysoké pevnosti, které se ve své hladině pevnosti a tvárnosti navzájem liší. Tyto ocele jsou označované jako AHSS (Advanced High Strength Steel) - nejvýše pevné ocele s hodnotami pevnosti nad 350 MPa, ke kterým se mimo jiné počítají TRIP-ocele, duálfázové ocele a částečně martenzitické ocele. Při použití těchto ocelí byly v rámci společenského projektu ULSAB-AVC (Ultra Light Steel Auto Body-Advaced Vehicle Concepts) vyvinuty různě ocelářsky intenzivní automobilní koncepty při vedoucím motivu SAFE (safe, affordable, fuel efficient and environmentally resposible). Válcovaní profilů poskytuje množstvím průřezů nákladově příznivé možnosti vyrábět kvalitativně na vysoké úrovni díly s minimálními náklady. V rámci třech vývojů procesů byly v oblasti válcování profilů vyvinuty nové kapacity pro kvalitní a procesně spolehlivé zpracování vysoko pevných ocelí.

Aktuálním příkladem pro použití vysoko pevných jemnozrnných ocelí je tvarová střecha Sony-centra v Berlíně. Pro výrobu nosných prvků této konstrukce byla použita vysoko pevná jemnozrnná ocel S690QL1, která byla svařována jednak vzájemně a jednak s ocelemi S460ML a S355J2G3. Tloušťky plechů kladly zvláště vysoké požadavky na použité svařovací procesy - ruční obloukové svařování a MAG-svařování, příp. trubičkovou elektrodou.

Různé výzkumné práce se zabývaly novými vývoji přídavných materiálů ve vztahu jejich vhodnosti pro svařování vysoko pevných ocelí a vlastnostmi jejich svarových spojů. Pro vysoko pevné ocele se v současnosti nabízejí trubičkové dráty do S890 odpovídající DIN EN 12535. Při výběru přídavného materiálu je třeba pamatovat, že svarový kov musí i přes promíchání dosáhnout minimální pevnostní hodnoty. Výrobní podmínky je třeba tak optimalizovat, aby při bazických trubičkových drátech byly obsahy vodíku ve svarovém kovu nižší než 2 ml/100 g svarového kovu a při kovových trubičkových drátech nižší než 4 ml/100 g. Pro základní materiály S890 a S960 se vyšetřované pokusné šarže ukázaly jako vhodné a byly zpracovány předběžné svařovací pokyny.

Svařování v oblasti jemnozrnných ocelí tvářených za studena je nyní podmíněně dovolené. Vychází se z toho, že současná generace jemnozrnných ocelí není citlivá zejména na stárnutí a na křehké lomy. Na zvolených jemnozrnných ocelích v oblastech tváření za studena byly provedeny svařovací zkoušky a porovnávány s výsledky zkoušek na ocelích za studena netvářených. Vyšetřované jemnozrnné ocele vykázaly jen velmi malý vliv tváření za studena na strukturu a sklon ke křehkým lomům.

Ve srovnání s konvenčními konstrukčními ocelemi vyznačují se jemnozrnné ocele zřetelně jemnozrnnější strukturou. Jelikož zvýšení pevnosti není realizovatelné cestou zvyšování obsahu uhlíku pro jeho negativní vliv na svařitelnost, musí moderní jemnozrnné ocele dosáhnout lepší pevnostní vlastnosti při při omezeném obsahu uhlíku v základní struktuře feritu. Aby se docílily optimální vlastnosti pevnosti a houževnatosti, byly vzájemně kombinovány různé zpevňovací mechanismy. Při použití laserového svařování byly bez trhlin svařovány pozinkované vysoko pevné ocele TRIP 700, DP 500 a DP 600 při variacích šířky spáry mezi 0,1 a 0,2 mm. Způsob pozinkování nezpůsobil žádné jmenovité kvalitativní rozdíly ve svarových spojích. Obsah uhlíku 0,14% u DP-zkoušek a 0,22% u TRIP-zkoušek vedl však ke ztvrdnutím ve svarovém spoji, která ovlivnila tvářecí schopnosti svarového spoje.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz