TRIP acél ellenállás-ponthegesztése
A korszerű járműgyártásban egyre növekvő igény mutatkozik olyan speciális acélötvözetekre, melyek kiemelkedő mechanikai tulajdonságaik mellett jól alakíthatók. Ezek az alapanyagok az autóiparban főként nagy terhelésnek kitett helyeken kerülnek alkalmazásra így számottevően karosszériaelemek (A és B oszlop) és az alvázszerkezet egyes részeiként, gyártásuk során pedig nélkülözhetetlen jelentőséggel bírnak a hidegalakítás egyes technológiái, többek között a hajlítás, mélyhúzás vagy nyújtva húzás, préselés, dombornyomás illetőleg a lyukasztás. A hagyományos acéllemezek általában vagy kis szilárdsági érték mellett jól alakíthatók, míg a nagy szilárdságúak kevésbé. A járműgyártás, így az autóipar számára kézenfekvő megoldás alkalmazni az úgynevezett TRIP (Transformation Induced Plasticity - fázisátalakulással kiváltott képlékenység) többfázisú acélokat, melyek nagy szilárdságúak és képlékenyen jól alakíthatók.
A TRIP acélok szövetszerkezete összetett, ferrit mátrixban bénit, martenzit és a maradék ausztenit található. Ez a többfázisú rendszer az interkritikus lágyítás hőmérsékletéről végzett lépcsős lehűtéssel érhető el, mely következtében a szövetszerkezetben nagy mennyiségű ausztenit marad vissza. Képlékeny deformáció hatására ez az ausztenit részben vagy teljesen martenzitté alakul, feltéve annak kis stabilitását, illetőleg az anyag keménysége jelentős növekedést mutat. Ennek eredményeként az alakítást követően az anyag szakítószilárdsága általában 500-600 MPa körüli értékre növelhető, de ezek mellett elérhető akár az 1000 MPa-os érték is.
Az autóiparban az egyes karosszéria elemeket több darabból, akár kettő-három alkatrészből illesztik össze, többek között alkalmazva a ponthegesztés különféle technológiai megoldásait, a ragasztást, vagy ezek kombinációját. Egyik legelterjedtebb ilyen kötési eljárás az ellenállás-ponthegesztés, mely során a hegesztendő átlapolt fémlemezeken lokálisan nagy áramot (6-10 kA) vezetnek át jól vezető elektródák segítségével; az anyag relatíve nagy villamos ellenállása és a közölt nagy áramsűrűség következtében az átlapolt lemezek hőmérséklete jelentősen megnő, majd az elektródák az érintett területet összekovácsolják. Ezen eljárással a kötést másodpercek alatt készíthetjük el, melynek kiemelkedő jelentősége van a járműipari tömeggyártásban. Az hegesztés során azonban a TRIP acélokra jellemző, hogy a varrat határvonala mentén és a varratban kristályosodási repedések jelennek meg. Ezt a hibát feltehetően a levegő nitrogéntartalma okozza; a hegesztés során fellépő hőmérséklet-növekedés következtében az acél jól oldja a nitrogént, így az befolyásolja a fázisok stabilitását, a kristályosodási folyamatokat, a varrat ridegedését.
Célom az volt, hogy TRIP acéllemezek ellenállás-ponthegesztése során fellépő kristályosodási repedésképződést visszaszorítsam, megszűntessem. Mivel a meglévő TRIP acél alapanyagok eredetéről nem rendelkeztem megfelelő mennyiségű információval, a kísérleti hegesztések megkezdése előtt az anyag elemzését kellett elvégeznem, mely során a lemez izotrópiáját, összetételét, mechanikai tulajdonságait vizsgáltam. Ezt követően az optimális technológiai tényezőket állapítottam meg egy statisztikai módszer, a Box-Wilson féle kísérlettervezés eszközeivel, majd megkezdtem a kísérleti hegesztések sorozatát. Az így elkészített próbadarabokat roncsolásmentes anyagvizsgálatnak vetettem alá, majd nyíró-szakító vizsgálattal a kötési szilárdságot mértem.
Irodalom:
1. Gáti J., Béres L., Gremsperger G, Kovács M, Komócsin M (2003): Hegesztési Zseb-könyv. Cokom Mérnökiroda Kft. Miskolc
2. Kemény S., Deák A. (2002): Kísérletek Tervezése és Értékelése. Műszaki Könyvkiadó, Budapest
3. Unscrambler X 10.3 statisztikai adatelemző program, Help File
szerző
-
Kozma Bálint
gépészmérnöki
nappali alapszak
konzulens
-
Dobránszky János
tudományos tanácsadó, Anyagtudomány és Technológia Tanszék
