Hígulás, hegesztési varrat eredő kémiai összetétel meghatározása

A hegesztési varratok, különösen egymástól eltérő alapanyagok esetében, kiemelt fontosságú tulajdonsága, az alapanyagok illetve a hegesztőanyagok mennyiségének egymáshoz viszonyított aránya. Ha igazán precízen kell fogalmaznunk, akkor a hígulás a tömegek arányát jelenti, hígulási arány kifejezés a százalékos arány megnevezése.

A varrat, fémes anyagoknál varratfém, az ömlesztő hegesztéssel készített kötésnek az a
része, amelynek a hőmérséklete meghaladja a likvidusz hőmérsékletet, nem tartozik sem az
alapanyaghoz, sem a hőhatás övezethez.

A varrat keletkezhet csak az alapanyag megolvadásából (pl.: a hegesztési eljárásokat nevesítő MSZ EN ISO 4063 szabvány szerinti, 142-es azonosító számú, hozaganyag nélküli volfrámelektródás semleges védőgázos hegesztés), vagy részben az alapanyagból, (alapanyagokból) és részben a hegesztőanyagból. A beolvadt hegesztőanyag az eljárástól és az alkalmazás céljától függően lehet például pálca, tömör huzal, szalag, bevont elektróda maghuzala vagy a bevonat fémpor tartama, a hegesztő pálca vagy huzal fémportöltet, beolvadó gyökgyűrű, beolvadó alátét, fólia.

Az ömledék, amely az ömlesztő hegesztésnél kialakuló folyadék fázis tartománya, megszilárdulásával keletkezik a varrat. A hegfürdőt burkoló salak és/vagy gáztér reakcióba léphet a fürdővel, abban elemek (hidrogén, nitrogén) oldódhatnak, illetve abból elemek elgőzölöghetnek. Az egyes elemek varratban maradó hányada az átviteli tényező, amit az alapanyagból és a hozaganyagból külön-külön értelmeznek. A hígulás függ a kötéskialakítástól és munkarendi adatoktól (áram növeli, feszültség, sebesség csökkenti) [6]

A varrat tulajdonságaira erős hatást gyakorol a D_t alapanyaghányad, amelyet a szakirodalomban gyakran d-vel jelölnek. Hegesztőanyag nélküli hegesztéskor D_t=100 %. A gyöksor hegesztésekor jellemzően 30 %, a töltővarratoknál 5–15%, a mély beolvadású hegesztési varratoknál akár 65–95 % is lehet [7]. Az a lapanyag hígulását felrakó hegesztés esetében a varrat keresztmetszetében értelmezett arányai alapján az alapanyag megolvasztott részének (A) és a teljes megszilárdult ömledék hányadosával számítható, ahol a megszilárdult ömledék alapanyagon kívüli része F.

A hígulás értelmezése

A hígulás értelmezését különböző kötéskialakításokra mutatja be a következő ábra

Keveredés a) és keveredés eltérő alapanyagok b) és kötéskialakítások c) esetén [7]

A hegesztés során megolvasztott és a varratban maradó fém, azaz a varratfém összetételének előzetes becsléséhez, megállapításához a keveredésben résztvevő fémek arányának ismerete szükséges. Az alapanyagok hígulását az A alapanyag esetében az a_%, a B alapanyag esetében a b_% hígulás százalékban kifejezett értéke fejezi ki. Az alapanyag mennyiségét a varratba A és B érték fejezi ki, a varrat keresztmetszetének területei alapján. A számításhoz figyelembe kell venni a varratfém keresztmetszetében az a és b alapanyagból származó részén kívüli mennyiségét, amit a varrat hozaganyagából a korona F₁ és gyök F₂ tartalmaz. Az A és B alapanyagok hígulása a teljes varratfémben a következő egyenletek alapján számíthatóak:

A százalékban kifejezett teljes hígulás (D_t) számításához a varratfém a és b alapanyagokból származó teljes mennyiségét (A+B) és a varrat hozaganyagból származó teljes mennyiségét a varrat korona (F₁) és varratgyök (F₂) összegével kell figyelembe venni. A teljes hígulás a következő módon számítható:

Eredő kémiai összetétel meghatározásához az alkalmazott alapanyagok és hegesztőanyagok összetevőinek figyelembevételével történik. Az adott elem százalékban kifejezett átlagos mennyisége a varratban X_w, térfogatszázalékban kifejezve X_a az adott elem mennyisége az a alapanyagban, X_b az adott elem mennyisége a b alapanyagban, X_f: az adott elem mennyisége a hegesztőanyagban. A számítás az alapanyagok keveredésének figyelembevételével történik, ahol D_a az (a) alapanyag keveredése, D_b: a másik alapanyag (b) keveredése, D_t az alapanyagok együttes keveredése a varratban.

Források

[6]      Komócsin M., Anyagok hegeszthetősége, Dunaújváros: Dunaújvárosi Egyetem, 2013.

[7]      Welding Handbook, Welding Handbook, Miami Fl.: American Welding Society, 2011.