Eksamensprojekt Diplom Maskin - Danmarks Tekniske Universitet
Eksamensprojekt Diplom Maskin - Danmarks Tekniske Universitet Eksamensprojekt Diplom Maskin - Danmarks Tekniske Universitet
4.3. Tilsatsmateriale I dette afsnit vil valget af tilsatsmateriale blive analyseret. Det er meget vigtig at overveje samspillet mellem tilsatsmaterialet og basismetallet under svejsning, da der ellers kan opstå uforudsete problemer. 4.3.1. Varmrevner Et af de problemer man kan risikere ved svejsning, er dannelsen af varmrevner. Varmrevner, i aluminium, kan opstå ved størkning af smeltebadet efter svejsning. Opsmeltningsrevner er én type varmrevner som fremkommer fordi nogle legeringselementer har tendens til sejgring, og de kan derfor samle sig i korngrænserne, hvor de danner lavtsmeltende (eutektiske) legeringer. Ved fortsat afkøling af emnet kan der induceres spændinger, som vil forsage interkrystallinsk revnedannelse. En anden type revner er centerlinierevner der, som navnet siger, går på langs med svejsesømmen i midten af den. Disse kan opstå da smeltebadet størkner fra siden af svejsningen og ind mod midten. Pga. svejsemetallets sammentrækning opstår der materialemangel i midten, hvilket resulterer i en revne. I figur 2 ([6] + [7]) er vist nogle kurver over almindelig brugte legeringselementer og deres tendens til dannelse af varmrevner. Kurverne forudsætter at der ikke sker nogen interaktion mellem legeringselementerne, dvs. man kan ikke regne 100 % med dem til valg af tilsatsmateriale. Men de kan give et udmærket fingerpeg angående eventuelle faldgrupper. På kurverne kan man se, at varmrevnetilbøjeligheden stiger med stigende legeringsindhold indtil den når maksimum, hvorefter den falder. Den lilla farve markerer hvor på kurven 7075 legeringen ligger, Figur 2. Varmrevnetendenser som udgangspunkt. Ud fra disse kurver kan man se, at hvis man svejsede uden tilsatsmateriale, eller brugte 7075 tråd, ville der højst sandsynligt opstå problemer. Både magnesium- og kobberniveauet ligger i et uacceptabelt interval. Hvis man vælger at bruge tilsatsmateriale og benytter MIGsvejsning på en v- eller x-fuge, vil man kunne lave en rimelig antagelse på at der kommer ca. 25 % opblanding med basismetallet [7]. Dette er markeret på figur 2 med grøn farve. Her kan man se at kobberindholdet kommer ned på et acceptabelt niveau, men der vil stadig være problemer med magnesiumindholdet. Ud fra dette kan man konkludere at der bør være nok Mg i svejsetråden, til at komme et pænt stykke over den maksimale varmerevnetilbøjelighed. Til gengæld bør man være påpasselig med at bruge Cu og Si i sit tilsatsmateriale. Især tilsatsmateriale der har stort indhold af silicium skal man være påpasselig med at bruge til 7075. Dette skyldes at den overskydende mængde Si ved svejsning, kan danne sprøde Mg2Si partikler. Kurverne i figur 2 er udmærkede til at vurdere effekterne af Mg, Cu og Si, men som nævnt i starten af dette afsnit, har størkningen af smeltebadet en vigtig indflydelse på dannelsen af varmrevner. Det der især har betydning er afstanden mellem liquiduslinien og soliduslinien. Jo større denne afstand
er, jo større er sandsynligheden for at der vil opstå varmrevner. Legeringen 7075 har 1,2-2,0 % kobberindhold hvilket i kombination med magnesium, forøger den førnævnte afstand væsentligt. Det er bl.a. dette faktum der gør 7075 svær at svejse i. En lille tilsætning af zirkonium kan hjælpe en smule på dette problem, da det gør kornene mindre. Ud over det rigtige valg af tilsatsmateriale mht. legeringssammensætning, er der også nogle andre ting man kan gøre for at undgå varmrevner: - Vælg et tilsatsmateriale med en tilsvarende eller lavere smeltetemperatur, end basismetallet (smeltepunkt for 7075 er 532 o C [3]). - Foretag den mest optimale fugeforberedelse for at øge opblandingen med basismetallet. - Brug tilsatsmateriale med tilsætninger der mindsker kornstørrelsen, f.eks. Ti og Zr. - Brug så høj svejsehastighed som muligt. Dette medfører hurtigere størkning og dermed mindre tid i det kritiske temperaturområde. - Tilfør en trykspænding til svejsningen (meget besværligt i praksis). Det er ikke muligt at finde et anbefalet tilsatsmateriale i litteraturen eller hos diverse firmaer, til svejsning i præcis 7075. Følgende legeringer er anbefalet til svejsning af 7xxx serien: 4043, 4145, 5183, 5356, 5554, 5556 og 5654 (se bilag A). Af disse legeringer har 5183 og 5556 generelt de bedste egenskaber og er derved de bedst egnede. På figur 3 ses det at smeltetemperaturen for både 5183 og 5556 (5180 er ikke oplyst) ligger 40-50 o C over 7075, hvilket burde være en ulempe ved svejsning. Men da det er disse der bliver anbefalet af producenten, er det formentligt ikke så afgørende. AlcoTec har udviklet legeringen 5180 til svejsning i 7005, 7039 og 7046, og man har i forsøg opnået trækstyrker på 95 % af grundmaterialets [8], ved kunstig eller naturlig modning efter svejsning. Dette lyder umiddelbart lidt forunderligt, da legeringer i 5xxx serien normalt ikke anses for modningshærdbare. Men som man kan se på figur 3 har 5180 et rimeligt højt indhold af Zn, hvilket gør det modningshærdbart. De 3 ovennævnte tilsatsmaterialer der er interessante at kigge på har følgende sammensætning [3]:
- Page 1 and 2: Eksamensprojekt Diplom Maskin Vejle
- Page 3 and 4: Institut for Produktion og Ledelse
- Page 5 and 6: 6.6. Fejlkilder....................
- Page 7: 4. Teori 4.1. Aluminiums opbygning
- Page 11 and 12: ønsker at kigge på forskellige fa
- Page 13 and 14: På det ternære Al-Mg-Zn tilstands
- Page 15 and 16: Buetyper Der findes forskellige må
- Page 17: 4.6.3. Typiske svejsefejl ved MIG-s
- Page 20 and 21: der kan regne sig frem til temperat
- Page 22 and 23: 2) T ( 2 , t) T 0 2 Q d 2 Ligning 2
- Page 24 and 25: Fejl under svejseforsøgene 1) Trå
- Page 26 and 27: 5.3.2. Ætsemiddel I litteraturen k
- Page 28 and 29: De større partikler er (Fe,Mn)Al6,
- Page 31 and 32: Svejsning nr. / Hastighed Heat inpu
- Page 33 and 34: Det ses at hårdhedsprofilen stemme
- Page 35 and 36: Hvis ellers der kunne findes et til
- Page 37 and 38: De områder billederne viser er sve
- Page 39 and 40: 6.5.2. Sammenligning mellem model o
- Page 41 and 42: På figur 45 er vist det ternære t
- Page 43 and 44: 6.7. Videregående forsøg Der er m
- Page 45 and 46: 8. Litteraturliste [1] MIG fagproje
- Page 47: [29] Maskin Ståbi. Af Helge Krex m
4.3. Tilsatsmateriale<br />
I dette afsnit vil valget af tilsatsmateriale blive analyseret. Det er meget vigtig at overveje samspillet<br />
mellem tilsatsmaterialet og basismetallet under svejsning, da der ellers kan opstå uforudsete<br />
problemer.<br />
4.3.1. Varmrevner<br />
Et af de problemer man kan risikere ved svejsning, er dannelsen af varmrevner. Varmrevner, i<br />
aluminium, kan opstå ved størkning af smeltebadet efter svejsning. Opsmeltningsrevner er én type<br />
varmrevner som fremkommer fordi nogle legeringselementer har tendens til sejgring, og de kan<br />
derfor samle sig i korngrænserne, hvor de danner lavtsmeltende (eutektiske) legeringer. Ved fortsat<br />
afkøling af emnet kan der induceres spændinger, som vil forsage interkrystallinsk revnedannelse.<br />
En anden type revner er centerlinierevner der, som navnet siger, går på langs med svejsesømmen i<br />
midten af den. Disse kan opstå da smeltebadet størkner fra siden af svejsningen og ind mod midten.<br />
Pga. svejsemetallets sammentrækning opstår der materialemangel i midten, hvilket resulterer i en<br />
revne. I figur 2 ([6] + [7]) er vist<br />
nogle kurver over almindelig<br />
brugte legeringselementer og deres<br />
tendens til dannelse af varmrevner.<br />
Kurverne forudsætter at der ikke<br />
sker nogen interaktion mellem<br />
legeringselementerne, dvs. man<br />
kan ikke regne 100 % med dem til<br />
valg af tilsatsmateriale. Men de<br />
kan give et udmærket fingerpeg<br />
angående eventuelle faldgrupper.<br />
På kurverne kan man se, at<br />
varmrevnetilbøjeligheden stiger<br />
med stigende legeringsindhold<br />
indtil den når maksimum, hvorefter<br />
den falder. Den lilla farve markerer<br />
hvor på kurven 7075 legeringen ligger,<br />
Figur 2. Varmrevnetendenser<br />
som udgangspunkt. Ud fra disse kurver kan man se, at hvis man svejsede uden tilsatsmateriale, eller<br />
brugte 7075 tråd, ville der højst sandsynligt opstå problemer. Både magnesium- og kobberniveauet<br />
ligger i et uacceptabelt interval. Hvis man vælger at bruge tilsatsmateriale og benytter MIGsvejsning<br />
på en v- eller x-fuge, vil man kunne lave en rimelig antagelse på at der kommer ca. 25 %<br />
opblanding med basismetallet [7]. Dette er markeret på figur 2 med grøn farve. Her kan man se at<br />
kobberindholdet kommer ned på et acceptabelt niveau, men der vil stadig være problemer med<br />
magnesiumindholdet. Ud fra dette kan man konkludere at der bør være nok Mg i svejsetråden, til at<br />
komme et pænt stykke over den maksimale varmerevnetilbøjelighed. Til gengæld bør man være<br />
påpasselig med at bruge Cu og Si i sit tilsatsmateriale. Især tilsatsmateriale der har stort indhold af<br />
silicium skal man være påpasselig med at bruge til 7075. Dette skyldes at den overskydende<br />
mængde Si ved svejsning, kan danne sprøde Mg2Si partikler.<br />
Kurverne i figur 2 er udmærkede til at vurdere effekterne af Mg, Cu og Si, men som nævnt i starten<br />
af dette afsnit, har størkningen af smeltebadet en vigtig indflydelse på dannelsen af varmrevner. Det<br />
der især har betydning er afstanden mellem liquiduslinien og soliduslinien. Jo større denne afstand
Change language