Szolgáltatásaink színvonalának javítására cookie-kat használunk. Kérjük engedélyezze a cookie-k használatát honlapunkon.Olvassa el az Adatvédelmi nyilatkozatunkat cookie-kkal kapcsolatos további információkért. Elfogadom
Termékek Menü

A védőgáz minőségétől független, de arra utaló hegesztési hibák

 
 
 
   
 

Gyura László

A védőgáz minőségétől független, de arra utaló 
hegesztési hibák

Az alábbi cikk a 2009.10.26-án, a Budapesti Műszaki Főiskolán a Crown International Kft.
által szervezett jubileumi szimpóziumon elhangzott, „A védőgáz-kiválasztás szempontjai
a megváltozott minőségi követelmények figyelembevételével” című előadásra építve, a
védőgázos hegesztéseknél keletkező gázminőségi problémákra utaló, de gyakran más
tényezők okozta hibákat foglalja össze.

 

Bevezetés

Mint az egyik műszaki gáz gyártó- és forgalmazó cég szakemberei gyakran találkozunk olyan
hegesztési hiba miatti reklamációval, amelyet a védőgáz nem megfelelő minősége, összetétele
is eredményezhet. A kötés és a varrat minőséget meghatározó, meglehetősen sok tényező közül
(1. ábra) valóban a védőgáz az egyik „legmegfoghatatlanabb”, a technológiai folyamatban részt
vevő „szereplő”.

Amíg például a hegesztőanyag, az alapanyag felületi minősége, előkészítése, a gép beállítása stb.
általában akár vizuálisan is, vagy egyszerű műszerekkel könnyen ellenőrizhető, a szaggal és színnel
nem rendelkező, láthatatlan gázról a felhasználó sokat nem tud megállapítani. Tapasztalataink
azonban azt mutatják, hogy az esetek jelentős részében az adott hibát, hibákat nem feltétlenül
a gáz minősége okozza. Korábban is létezett szabványos előírás a gázok minőségére, de a 2008-ban
hazánkban is érvénybe lépett európai, MSZ EN ISO 14175/2008 számú szabvány a feltételeket
tovább szigorította. Ezt a szabványt a hazai gyártók mindegyike általában figyelembe is veszi
(rendelkezésre áll olyan termék, ami az előírásokat maradéktalanul kielégíti) [1]. Az előírások betartása
biztosítja, hogy a forgalomba kerülő termékekkel a helyes technológia eredményesen, hiba nélkül 

végrehajtható. Az természetesen már a felhasználó felelőssége, hogy megvásárolja-e azt az
– esetleg néha drágább – terméket, amely a követelményeket kielégíti, és nem egy gyengébb
minőségű, más eljáráshoz
használatos ipari gázt használ. (Lásd például az élelmiszer-ipari
minőségű, magas megengedett nedvességtartalmú szén-dioxid, hegesztéshez történő felhasználása.)
Több írásunkban ismertettük már a védőgázok hegesztési folyamatra és a kötés minőségére gyakorolt
hatásait (pl. [2]). Ezúttal, a teljesség igénye nélkül, azokkal a gyakori hibákkal foglalkozunk, amelyet
akár a gáz nem megfelelő minősége is okozhatna, de nem feltétlenül csak az lehet a hiba forrása.
 fogyóelektródás védőgázos hegesztéseknél ezek közül leggyakoribb a porozitás, a fröcskölés
valamint a nem egyenletes felszínű varrat, a beolvadási mélység és a varrat felületén található
„üvegszerű” salakfoltok.

Porozitási problémák

A porozitás leggyakoribb oka valóban a védőgázra vezethető vissza, de nem annak minőségére,
hanem mennyiségére. Általában minden szakirodalomban megtalálható, hogya gázáramlás
mennyissége valahol 8–16 liter/perc között legyen, a pisztoly méretétől, a hegesztés teljesítményétől,
pisztoly–darab távolságtól függően. Ügyelni kell arra, hogy a kisebb sűrűségű gázoknál
(pl. magas He-tartalmú) mindig nagyobb értéket kell beállítani. Amikor a porozitási problémák
jelentkeznek, a legtöbb felhasználó emelni kezdi a gáz mennyisségét, mintegy ezzel biztosítva,
hogy a jobb gázvédelem kialakuljon. Természetesen lehet a hiba forrása a kevés gázáramlás, de
a tapasztalataink azt mutatják, hogy gyakrabban okozza a porozitást a túl nagy áramlási sebesség.
A nagy sebességgel kilépő gáz a munkadarab felületébe ütközve erős turbulenciát okoz, amely
mintegy bekeverve a levegőt, megváltoztatja a gáz összetételét és kialakul a hiba (2. ábra).

 

Hasonló problémát okoz az égő túl meredeken történő megdöntése, a helytelen pisztolytartás, valamint a szélsőséges (túl kicsi, ill. túl nagy) pisztoly–darab távolság, sőt a huzatos munkahely is. A gázmennyiség mérésére léteznek ún. átfolyásmérő csövek, amelyet a hegesztőégőre helyezve ellenőrizhető a pontos érték, de a gyakorlatban sajnos keveset alkalmazzák ezt az eszközt a hegesztők (3. ábra).

A megfelelő gázelvételt biztosító eszköz ellenére gyakori probléma, hogy a gáz nem ott lép ki a folyamatnál, ahol arra szükség van. A hegesztőgépek gázvezető rendszerének tömítetlensége, elöregedett tömlők oly mértékben elengedhetik a gázt, hogy a gázterelőhöz annak már csak csekély része jut. Találkoztunk továbbá már olyan esettel is, amikor az amúgy nagyon hasznos ún. gázmegtakarító eszköz meghibásodott, és nemcsak a hegesztési folyamat indulásakor, hanem annak teljes ideje alatt oly mértékű fojtást eredményezett, ami jelentősen csökkentette a tényleges gázmennyiséget. Ez utóbbi esetek felderítéséhez is nélkülözhetetlen a már említett égőre helyezhető ellenőrző „rotacső” használata. Porozitási problémát okozhat még természetesen az alapanyagok, valamint a hegesztőanyag felületi tisztasága. A revés, az előzetes alakítások, élelőkészítések miatti olajos felszín, valamint a hegesztőhuzal gyártásához használt, annak felületén maradt olaj miatt olyan gázképződés indul meg a hegesztés során, amely a viszonylag rövid „létidő” miatt a varratömledékből nem képes kigázosodni. Hasonló a jelenség a felületkezelt, elsősorban horganyzott lemezek hegesztése során. A magas hőmérséklet miatt keletkezett nagymértékű „horganygőz” szintén a varratban maradhat,ha nincs megfelelően hosszú idő a kigázosodásra (5. ábra). 


A manapság alkalmazott korszerű élelőkészítések (lézer-, plazmavágások) is a későbbi hegesztések során porozitási problémákat rejtenek magukban. Bár a szerkezeti acélok említett vágási eljárásaihoz az esetek döntő többségében vágógázként oxigént használnak, de egyre több üzemben vezetik be a nitrogénes vágást is. A nagyobb gázmennyiséget igénylő – ezáltal drágább – eljárást általában a modern festési technológiák miatt alkalmazzák. Akár plazma-, akár lézervágásról van szó, az oxigén vágógáz miatt a vágott felület sok esetben oxidos lesz, és az ilyen felületre a festék rosszul tapad. Mindez a nitrogénes vágással valóban kiküszöbölhető, ugyanakkor a magas hőmérsékleten a vágott felületbe az atomos nitrogén bediffundál, jelentősen megemelve ezzel az anyag nitrogénszintjét. Amennyiben egy élelőkészítés során az anyagban az említett folyamat lejátszódik, a hegesztés során a hő hatására a nitrogén diffúziós mozgása révén buborékokat, porozitást hozhat létre. Az ilyen jellegű hiba általában az alapanyag és a varrat határán a legerősebb (6. ábra).

Fröcskölés, egyenetlen varratfelület, beolvadási viszonyok
A fenti alcímben megnevezett hibák leggyakoribb oka a hegesztési paraméterek helytelen beállítása, ill. a helyesértékek (beállítás) ellenére a folyamat során kialakulótényleges paraméterek inhomogenitása, ill. nem megfelelősége. A helyes paraméter-beállítással ezúttal nem foglala kozunk, arról több szakirodalomban olvashatunk (pl. [4], [5]), valamint összetétel szempontjából feltételezzük az alapanyag és a hegesztőanyag megfelelő minőségét. A villamos paraméterek (munkapont) helyes beállításával, a pisztoly–munkadarab távolság állandóságával, egy tökéletes hegesztőgép (huzalelőtolás állandó stb.) alkalmazásával biztosíthatjuk az ív és a folyamat stabilitását. Bizonyos okok miatt azonban a fentiek ellenére kialakulhatnak a beállítottól eltérő paraméterek, amelyek az ív instabilitását, ezáltal fröcskölést, egyenetlen varratot eredményeznek. Ezek közül a leggyakoribb ok a hegesztőgép által létrehozott villamos jellemzők folyamatra történő „átvitelének” rendszerében, a villamos körben keresendő. Az a csúszó kontaktus, ami az áramátadó és a hegesztőhuzal között kialakul, különös jelentőséggel bír [6]. Az akár több száz amper áramerősség és a megfelelő ívfeszültség „átadását” az áramátadó és a huzal felületi minősége, alakhűsége egyaránt befolyásolja. Az áramátadó túlzott kopottsága, elszennyeződése gátolja a stabil érintkezést/csúszást a két felület között, vagyis a paraméterek időben történő homogenitását nem tudja biztosítani (7. ábra).

Hasonló a helyzet akkor is, ha a hegesztőhuzal bevonata, felülete (legyen az rezezett, vagy bevonat nélküli huzal) nem egyenletes, sérült, esetleg még hiányos is (8. ábra).

Ilyen sérülés természetesen nemcsak a huzal gyártása során, hanem annak előtolása során is keletkezhet (pl. túlzott előtoló görgőnyomások). A folyamatosan változó villamos érintkezési pont bizonytalanná teszi az ív stabilitását. Szintén ingadoznak a paraméterek abban az esetben, ha a huzalelőtolás sebessége nem állandó. A mai, korszerű hegesztőgépek elméletileg stabilan tartják, és általában digitálisan ki is jelzik annak értékét. A jelzett számok azonban az előtoló motor fordulatszámából származnak, és nem feltétlenül a valós értéket mutatják. A piacon beszerezhető olyan eszköz, amivel a huzal sebessége a hegesztési folyamat alatt folyamatosan kontrollálható (9. ábra).

A hegesztő-áramkör másik pólusa normál esetben a testkábelen keresztül kapcsolódik a szerkezethez. Sajnos sok helyen még ma is a hegesztőasztal, -készülék lába alá „beszorított”, „felkötözött”, testcsipesz nélküli kábeleken történik az áramkör zárása, sőt nemegyszer még továbbibizonytalan érintkezési pontok vannak (alátétlemez, egyéb munkadarabok stb.) a testcsatlakozás és az ív talppontja között. Akár több volt feszültség „eshet” az ilyen kapcsolódási pontokon, amely a valós paraméterek, és a beállított paraméterek között nagy különbséget okozhat. Különösen nagy jelentősége van a forgatóasztaloknál az áramkör csúszó kontaktusokon történő zárásának (10. ábra).

Szintén különbséget okozhat a gép által leadott paraméterek és a valóság között az alkalmazott hegesztőkábelek hossza. A több méter hosszú munka-, ill. testkábeleken is jelentős feszültségesés következhet be, azaz a gép kijelzőjén látható villamos értékek ez esetben is távol eshetnek a tényleges hegesztési paraméterektől. Gyakori probléma a huzal végén, a hegesztés befejezésekor keletkező fémcsepp az ismételt induláskor. Amenynyiben ilyen huzallal kíséreljük meg az ívgyújtást, a folyamat stabilitása nehezen, hosszabb idő alatt alakul ki, a varrat kezdete egyenetlen és fröcskölt lesz. Látszólag tökéletes munkapont-beállítás, és a fenti problémák kiküszöbölése esetén is komoly fröcskölési gondok jelentkezhetnek az ún. vegyes, vagy átmeneti ívtípus használatakor. A rövidzárlatos és szóróívű (permetes) anyagátmenet közötti tartomány tulajdonképpen egy erőteljesebb rövidzárlatos ívet eredményez, amely nagy leolvadó cseppekhez, ezáltal erősebb fröcsköléshez vezet. Ez azt jelenti, hogy minden méretű huzalnál létezik egy olyan hegesztőáram (előtolás) tartomány, amellyel normál üzemmódban nem célszerű dolgozni. Ez a gyakran használt 1,2 mm-es huzalnál, a védőgáz-összetételtől függően a 200–280 A áramtartományba esik (11. ábra).

 

 

A beolvadási mélység szempontjából a hegesztési paramétereknek általában lényegesen nagyobb jelentősége van, mint a gáz összetételének. A kis fajlagos hőbevitellel (kis teljesítmény vagy nagy hegesztési sebesség) hegesztett varratoknál túlságosan mély beolvadás nem várható. Fokozott jelentősége van az égő mozgáshoz képesti szögének, azaz a „húzott” vagy „tolt” pozíciónak. A húzott fej mindig „visszamelegít” a már kész varratra, nagyobb hőtorlódás, ezáltal általában mélyebb, „öblösebb” beolvadás alakul ki. A tolt pisztollyal történő hegesztésnél ugyan a varrat általában simább, homorúbb felületű, de az összeolvadási hibák esélye nagyobb, a beolvadási mélység mindig kisebb (12., 13. ábra). 

​​

Felületi salakképződés

A korábban említett modern festési eljárások, valamint az egyéb felületkezelő technológiák (pl. horganyzás) nemcsak az oxidos felületre, de a varraton található „üvegszerű” salakfoltokra is érzékenyek. A védőgáz aktív komponenseinek aránya természetesen befolyásolja a salakképződést, de nagy jelentősége van a huzal ill. az alapanyag összetételének, és azok felületi minőségének is. A huzal magas Si-tartalma okozhat erős salakképződést, amelyet a 14. ábrán is megfigyelhetünk.

A G3Si1 (SG2) kategóriába tartozó huzalok azonos körülmények között (paraméterek, védőgáz stb. azonosak), a felületi salak, valamint a varrat felszíne szempontjából teljesen más eredményeket produkáltak. Hasonló hatása lehet az alapanyag minőségének, gyártástechnológiájának is.

A 15. ábrán egy sarokvarrat látható, három különböző gyártástechnológiával készült, de azonos minőségű (S235J2) alapanyag felhasználásával. A „T”-kötés alaplemeze és a bal oldali gerinclemeze egy melegen hen-gerelt táblalemezből kivágott alkatrész, míg a jobb oldali gerinclemez egy 60x10 mm méretű lapostermék, melynek a felületi minősége lényegesen rosszabb, mint a kötésben részt vevő másik két alkatrészé. A kötés jobb oldali részén a varrat ennek következtében lényegesen egyenetlenebb és sokkal több felületi salakfoltot tartalmaz.

 

Összefoglalás

A cikkben bemutatott, fogyóelektródás, védőgázos technológiáknál előforduló hegesztési hibákat, jelenségeket akár az alkalmazott gáz helytelen megválasztása, ill. annaknem megfelelő minősége is okozhatja. Tapasztalataink alapján azonban az ilyen jellegű hibák döntően nem a gáz rossz minőségéből alakulnak ki, hiszen a gázgyártók, és az ide vonatkozó szabvány előírásai biztosítják a megfelelő tisztaságot és az összetétel kis szórását. Javasoljuk tehát, hogy a hibák jelentkezésekor, azok kiküszöbölésére a felhasználó feltétlenül ellenőrizze a fent ismertetett ok-okozati összefüggéseket is. (A hivatkozás nélküli képek a szerző felvételei, kivétel a 6. ábrán látható, melyet Sándor Tamás, ill. a 14. ábrán láthatót Molnár Sándor készítette.)

 

Felhasznált szakirodalom

[1] Gyura L. – Fehérvári G.: Változások az ipari gázok minőségi követelményeiben, Hegesztéstechnika, XX. évf. 2009/1 p.45-50.

[2] Gyura L.: A védőgázok hatása a fogyóelektródás hegesztések technológiájára, Hegesztéstechnika, IX. évf.1998/3 p.15-20.

[3] C. Matz, Linde welding gases: Commodity or optimising tool, Munnich 2008 (szóbeli előadás)

[4] Palotás, B.: Ívhegesztő eljárások hegesztési paramétereinek

meghatározása számítással, Budapest, Gép. 44, 1992/1. p.: 24-27.

[5] Kiss Cs. – Gyura L.: Az optimális hegesztési paraméterek megválasztásának szempontjai, XII. Nemzetközi Hegesztési Tanácskozás, Budapest, 2006. szeptember 14-16.

[6] Mennyi az áramátadó hüvely üzemideje, Hegesztéstechnika XX. évf. 2009/3. p.58

Tartalomhoz tartozó címkék: Cikkek