Studijní opora Svařování speciálních ocelí HARDOX a WELDOX

Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Studijní opora
Svařování speciálních ocelí
HARDOX a WELDOX
Ing. Jaromír Pavlíček
1
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Obsah
Úvod : ......................................................................................................................................... 4
1
Použité jednotky, zkratky a veličiny, označení .................................................................. 6
2
Označování ocelí – základního materiálu dle EN 10027-1 ................................................ 8
3
4
2.1
Stavba značek ocelových materiálů ............................................................................. 9
2.2
ISO / TR 15 608 – Směrnice pro zařazování kovových materiálů ....................... 10
2.3
Ověření znalostí, příklady otázek, odkazy, literatura, zdroje ................................. 15
Tahový diagram ocelí .................................................................................................... 16
3.1
Tahový diagram houževnatých ocelí ...................................................................... 17
3.2
Ověřování znalostí , příklady otázek, odkazy, literatura, zdroje ............................ 19
Rozdělení ocelí 3. skupiny ............................................................................................. 20
4.1
5
Ověření znalostí, příklady otázek, odkazy, informace ...................................... ….22
Zásady a technické podmínky pro použití vysokopevných a otěruvzdorných ocelí…….23
5.1
Svařování vysokopevných a otěruvzdorných ocelí ............................................... 27
5.2
Uhlíkový ekvivalent ................................................................................................. 28
5.3
Předehřev ................................................................................................................... 29
5.4
Tepelný příkon - vnesené teplo ............................................................................. 30
5.5
Teplota interpass ....................................................................................................... 32
5.6
Volba přídavného materiálu .................................................................................... 33
5.6.1 Přídavné materiály.................................................................................................... 34
5.7
Použití měkkých elektrod při svařování oceli HARDOX ................................... 35
5.8
Dělení plechů WELDOX a HARDOX .................................................................. 35
5.9
Předehřev a dohřev vysokopevných ocelí ............................................................. 38
2
Studijní opora
5.10
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Ověřování znalostí, příklady otázek, odkazy, zdroje, informace ........................ 39
6
Závěr................................................................................................................................. 41
7
Použité zdroje a informace k prezentaci...................................................................... 51
8
Rozvržení hodinové dotace modulu svařování ............................................................. 52
9
Seznam obrázků ............................................................................................................. 53
10
Seznam tabulek ................................................................................................................ 54
11
Vyjádření odborného garanta…………………………………………………………. 55
3
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Úvod
Pro neustále se zvyšující nároky na kovové materiály je nutno vyrábět
oceli, které musí splňovat co nejlepší vlastnosti. Podmínkám a prostředí
budoucího upotřebení, kterým je ocelový materiál vystaven, je přizpůsobena
technologie výroby těchto produktů.
V oblasti výroby ušlechtilých ocelí jsou to především tyto vlastnosti:
únosnost, svařitelnost, odolávání mechanickým otěrovým vlivům a
odolávání nízkým teplotám. Z hlediska specifikace těchto ocelí jsou to
otěruvzdorné oceli ( průmyslové označení HARDOX ) a vysokopevné oceli
( průmyslové označení WELDOX, ARMOX, DOMEX a TOOLOX ).
Cílem této práce je tedy přiblížit výrobu a zejména svařitelnost těchto
vysokopevných ocelí, jejich vlastnosti v závislosti na upotřebení a využití
v různých oblastech průmyslu a dopravy.
Autor
4
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Při studiu každé kapitoly doporučuji následující postup:
Čas ke studiu : x hodin.
Na úvod kapitoly je uveden čas potřebný pro prostudování látky. Určený čas má
informativní úlohu a odvíjí se od skutečnosti, zda-li se účastníci školení již
z danou problematikou setkali, či mají již v tomto oboru bohaté zkušenosti.
Cíl: po prostudování tohoto odstavce budete umět:
 popsat
 definovat
 vyřešit
Výklad:
Následuje vlastní výklad probírané látky, zavedení nových pojmů, vše
doprovázeno tabulkami, obrázky
Použité názvosloví:
Zde jsou vybrány technické výrazy, které se nacházejí ve studijní opoře a mají
klíčový význam pro širší pochopení problematiky.
Kontrolní otázky:
Pro ověření, zda-li jste dobře a úplně látku zvládli, je připraveno několik
teoretických otázek.
5
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Seznam použité literatury: oznamuje veškeré použité informace v kapitole.
Seznam obrázků a tabulek :
Číslovaný seznam obrázků a použitých tabulek je pro přehlednost umístěn na
závěr studijní opory.
1 Použité jednotky, zkratky a veličiny, označení
Jednotky : MPa=megapascal, jednotka síly, napětí
J = joulle , jednotka práce, energie
HB,HBV= označení tvrdosti oceli
Veličiny :
ReH = horní mez kluzu
Rp0,2= smluvní mez kluzu
Rt0,5= celková deformace meze kluzu /dojde k přetržení tyče/
Z = poměrné zúžení , kontrakce
A= poměrné prodloužení, tažnost
Ce= uhlíkový ekvivalent
6
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Označení : CT= označení dotykového teploměru
pWPS= technologický postup výrobce svařování
FW= označení koutových svarů
BW= označení tupých svarů
PA= svařování vodorovné shora
PB= svařování vodorovné šikmo shora
PC= svařování v poloze vodorovné
PF= svařování svislé zdola nahoru
TOZ ,TOO = tepelně ovlivněná zóna, oblast
111/MMA= svařování el. obloukem obalenou elektrodou
131/MIG = svařování tavící se elektrodou v inertním plynu
135/ MAG= svařování tavící se elektrodou v aktivním plynu
136/FCAW= oblouk. svař. plněnou elektrodou,trubičkový drát
SAW= svař. elektrickým obloukem pod tavidlem
141/TIG-WIG/GTAW= oblouk.svař. neodtavující se elektrodou
7
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
2 Označování ocelí – základního materiálu dle EN 10027-1
2 hodiny
Cílem této kapitoly je porovnání značení ocelových
materiálů dle ČSN a dle EN ČSN.
Výklad:
Původní značení oceli podle ČSN vycházelo u tříd 10 a 11 ve druhém
dvojčíslí z meze pevnosti ( je to 1/10 meze pevnosti, názorně ocel
11 373 má mez pevnosti Rm = 37 MPa . 10 = 370 MPa ).
Značení oceli dle EN ČSN vychází z meze kluzu nebo chemického složení.
Tato informace ( EN 10027-1 a ISO/TR15608) stanovuje zařazení materiálů
do oddílů - účely svařování. Oceli jsou rozděleny do skupin 1 až 11
podle pevnostního a chemického hlediska.Tato hlediska mohou být použita
pro další účely jako je tepelné zpracování, tváření apod.
U skupin 1 až 3 se bere v úvahu zaručená mez kluzu ReH nebo smluvní
zaručená mez kluzu Rp0,2, příklad označení S 355 JO, kde číslo 355 je
zaručená mez kluzu 355MPa, u ocelí HARDOX je vyjímka. Zde je za
písmenem označení oceli trojmístné číslo, určující tvrdost HB podle
Brinella. Příklad označení – S 450 Q, kde číslo 450 je velikost tvrdosti
450 HB. Smluvní mez kluzu Rp0,2 této oceli je 1200MPa.
Zařazení ocelí skupin 4 až 11 vychází z obsahu chemických prvků
použitých k vytvoření slitiny.
8
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Informace zahrnuje systém zařazování do skupin tyto kovové materiály:






Ocel
Hliník a jeho slitiny
Měď a její slitiny
Nikl a jeho slitiny
Titan a jeho slitiny
Litiny
Tato práce se výhradně zabývá vybranými ocelemi a jejich svařitelností.
2.1 Stavba značek ocelových materiálů
Značky vytvořené na základě použití, mechanických nebo fyzikálních
vlastností ocelí:
S - oceli pro ocelové konstrukce
P - oceli pro tlakové nádoby
L - oceli na potrubí
E - oceli na strojní součásti
B - oceli na výztuž do betonu
Y - oceli pro předpínací výztuž do betonu
R - oceli na kolejnice
H - ploché výrobky válcované za studena s vyšší pevností
D - ploché výrobky z měkkých ocelí pro tváření za studena
T - tenké plechy, pocínované a pochromované plechy a pásy
M - plechy a pásy pro elektrotechniku
Následuje číslo, které odpovídá minimální mezi kluzu v MPa.
Např. S 355…….= ocel pro ocel. konstr., min. mez kluzu 355 MPa
9
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Určení nárazové práce = vrubová houževnatost (jednotka = Joule, J)
27J
40J
60J
°C
27J
40J
60J
°C
JR
KR
LR
+20
J0
K0
L0
0
J2
K2
L2
-20
J3
K3
L3
-30
J4
K4
L4
-40
J5
K5
L5
-50
J6
K6
L6
-60
Např. S 355 J0 = ocel pro ocel. konstrukce, minimální mez kluzu 355MPa,
velikost nárazové práce = 27 J při teplotě 0°C.
Tabulka 1 Určení nárazové práce
2.2 ISO / TR 15 608 – Směrnice pro zařazování kovových materiálů
Tato technická informace poskytuje jednotný systém pro zařazování
materiálů do skupin pro účely svařování. Může být použita pro další účely
jako je tepelné zpracování, tváření, nedestruktivní zkoušení.
V následujícím rozdělení jsou pro účely tohoto učebního textu doplněny
příklady konkrétních značek ocelí a dalších materiálů do materiálových
podskupin. Toto přiřazení je jen orientační a nezávazné, sloužící pro
první orientaci. Přesné zařazení je třeba udělat přesně podle
certifikátu materiálu, protože i podobné značky mohou vykazovat
některé rozdílné parametry důležité pro zařazení.
10
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Skupina
Podskupina
Druh oceli
Příklady v podskupinách
1
1.1
Oceli s ReH menší
než 275 MPa
P235GH, P250GH
P235JR,P265 GH
S235JO, S235 JR
1.2
ReH od 275 do 360 MPa
P295GH, P355QH
S355J2, S355J2C
1.3
2
3
Jemnozrnné oceli
P460N, P460NL1
ReH větší než 360MPa
S390GP, S420N
1.4
Nízkolegované oceli
20MnNb6
8MnB5-4
15MnMoV4-5
S355J0WP
S355J2G2W
2.1
Jemnozrnné oceli
ReH od 360 do 460MPa
P420M, P460M
S420M, L415MB
2.2
Jemnozrnné oceli
ReH větší než 460MPa
S550MC, S600MC
L485MB, L555MB
3.1
3.2
3.3
Zušlechtěné oceli
P460Q, P460QL1
ReH od 360 do 690MPa
S460Q,P500Q
Zušlechtěné oceli
S890Q
ReH větší než 690MPa
S960Q
Precipitačně vytvrzované
S500A,S550A
11
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
oceli (ne korozivzdorné)
4
S620A,S690A
Cr - Mo – (Ni) oceli legované nízkým obsahem vanadu s Mo
do 0,7% a V do 0,1%
5
4.1
Cr do 0,3%,Ni do 0,7%
15MnCrMoNiV5-3
4.2
Cr do 0,7%,Ni do 1,5%
15NiCuMoNb5-6-4
Cr – Mo oceli bez vanadu s C do 0,35%
5.1
Cr od 0,75 do 1,5%,Mo do 0,7%
13CrMo4-5
25CrMo4
5.2
Cr od 1,5 do 3,5%,Mo 0,7-1,2%
10CrMo9-10
11CrMo9-10
5.3
Cr od 3,5 do 7,0%,Mo 0,4-0,7%
X11CrMo5+I
X16CrMo5-1
5.4
6
Cr 7,0-10,0% ,Mo 0,7-1,2%
X11CrMo9-1+I
Cr – Mo – (Ni) oceli legované vysokým obsahem vanadu
6.1
Cr 0,3- 0,75%, Mo do 0,7% ,V do 0,35%
14MoV6-3
6.2
Cr 0,75 - 3,5%,Mo 0,7-1,2%,V do 0,35%
34CrMoV5
6.3
Cr 3,5-7,0Mo do 0,7%,V 0,45-0,55%
6.4
Cr 7,0-12,5%, Mo 0,7-1,2%,V do 0,35% X20CrMoV11
12
20CrMoV13-5
Studijní opora
7
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Feritické,martenzitické a precipitačně vytvrzované, C do 0,35%,
Cr 10,5 – 30,0 %
7.1
Feritické korozivzdorné oceli
X2CrNiN18-7
7.2
Martenzické korozivzdorné oceli
X3CrNiMo13-4
7.3
8
Feritické,martenzitické,precipitačně vytvrzované
Austenitické korozivzdorné oceli, Ni do 31,0%
9
10
8.1
Austenitické,korozivzdorné, Cr do 19,0%
8.2
Austenitické,korozivzdorné, Cr nad 19,0% X6CrNi23-13
Oceli legované s Ni do 10,0%
9.1
Oceli legované Ni do 3,0%
9.2
Oceli legované Ni 3,0 – 8,0%
14NiCr18
9.3
Oceli legované Ni 8,0 – 10,0%
X8Ni9
11MnNi5-3
Austenitickoferitické korozivzdorné (duplexní) oceli
10.1
10.2
11
X2CrNi19-11
Aust.-ferit. oceli s Cr do 24,0%
X2CrNiN23-4
Aust.-ferit. oceli s Cr nad 24,0% X2CrNiMoCuN25-6
Oceli zahrnuté do sk. 11 jsou s obsahem C 0,25 – 0,85%
13
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
11.1 Oceli sk. 11 s obsahem C 0,25 – 0,35%
C25
11.2
Oceli sk. 11 s obsahem C 0,35 – 0,5%
C45
11.3
Oceli sk. 11 s obsahem C 0,5 – 0,85%
C65
V souladu se specifikací podle výrobkových norem ocelí může být R eH
nahrazeno Rp0,2 nebo Rt0,5.
14
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
2.3 Ověření znalostí, příklady otázek, odkazy, literatura, zdroje
1/ Označení oceli S 235 JR je podle chemického složení nebo podle
způsobu použití ?
2/ Jakými charakteristickými písmeny se značí oceli podle způsobu
použití ?
3/ Co vyjadřují čísla za počátečním písmenem ve značce oceli ?
4/ Co obecně znamenají symboly JR, J0, KR, K0 ?
5/ Napiš značku oceli na ocelové konstrukce a vysvětli ji.
Odkazy:
Použitá literatura , zdroje :
1/ Metodická pomůcka - Směrnice pro zařazování kovových materiálů do
skupin, DOM-ZO 13, s.r.o., Ostrava ve spolupráci s TDS Brno-SMS
2/ Hájek E. a kol.,Pružnost a pevnost, 1.vydání ČVUT Praha, 1981
3/ Učební pomůcka k ověřování znalostí označování ocelí ve skupině 1
podle ČSN EN 10027-1, DOM-ZO 13, s.r.o., Ostrava
15
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
3 Tahový diagram ocelí
1 hodina
Cílem této kapitoly je pochopit tahový diagram ocelových
materiálů v závislosti na pevnosti materiálu ve třech mezích.
Výklad:
Provedením tahové zkoušky získáme tahový diagram, jenž je grafické
znázornění závislosti mezi napětím a deformací (poměrným prodloužením
nebo poměrným zúžením).
K provedení tahové zkoušky používáme zkušební tyč normované délky
a normovaného průřezu.
Vždy máme na mysli tuto skutečnost:
! - u praktické zkoušky je vzorek
natahován, jeho průřez se
zmenšuje,
hovoříme o tzv. poměrném zúžení (kontrakci), ozn. písmenem Z,
Z = ( D0 – D1 ) / D0 . 100%
/%/
! - u praktické zkoušky je vzorek natahován, jeho délka se prodlužuje,
hovoříme o tzv. poměrném prodloužení (tažnosti), ozn. písmenem A ,
16
Studijní opora
A = ( L1 – L0 ) / L0 . 100%
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
/%/
U teoretické zkoušky počítáme s napětím, které vypočítáme z průřezu
namáhaného vzorku.
Z tohoto poznatku zavádíme dva pojmy:
!
- skutečný pracovní tahový diagram
!
- smluvní pracovní tahový diagram
Ve smluvním diagramu je sice napětí zdánlivé, ale jeho vytvoření je
snažší.Ve skutečném diagramu je monitorováno skutečné napětí v závislosti
na prodloužení přímo na zkušebním stroji grafickým záznamem.
3.1 Tahový diagram houževnatých ocelí
Houževnatá ocel se vyznačuje stejným chováním při namáhání v tlaku i
tahu a vysokou pevností.Při tahových zkouškách hovoříme o třech mezích:
 mez
pružnosti – elasticity, kdy materiál má schopnost se vrátit po
odstranění zatížení do původního stavu bez průřezových deformací,
 mez
kluzu – kdy se materiál prodlužuje, aniž by se zvětšovalo
napětí, v některých případech se napětí může i zmenšit, přesto
průřezová i délková deformace nastává. Mez kluzu označujeme
ReH. Zde dochází ke změně fyzikálních vlastností ocelí, krystalové
mřížky po sobě kloužou (proto mez kluzu), přetvářejí se a po mezi
kluzu dochází k mírnému zpevnění,
 mez
pevnosti – kdy při zvyšování
zkušebního vzorku, označujeme Rm.
napětí
dojde
k přerušení
Využití těchto veličin je u skutečného tahového diagramu – viz
obrázek1.U houževnatých materiálů jsou hodnoty jsou meze pružnosti a
17
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
meze kluzu prakticky totožné. U takových ocelí hovoříme, že nemají
výraznou mez kluzu a zavádíme tzv. smluvní mez kluzu Rp0,2, což je
hodnota napětí způsobující plastickou deformaci 0,2%. Celková
deformace smluvní meze kluzu je hodnota napětí, při které dochází
k přetržení zkušební tyče, označuje se Rt0,5.U houževnatých materiálů
využíváme tzv. smluvní tahový diagram - viz obrázek 1.
Obě veličiny se využívají při určování ocelí v materiálových normách (viz
- Rozdělení ocelí do skupin a podskupin - předchozí tabulky v bodě 2.2 ).
Obrázek 1 Diagramy tahových zkoušek
18
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
3.2 Ověřování znalostí , příklady otázek, odkazy, literatura, zdroje
1/ Co vyjadřuje tahový diagram zkoušeného ocelového vzorku ?
2/ Jaké znáš tři meze tahové zkoušky oceli, jaké jsou v nich deformace
3/ Jaký je rozdíl mezi výraznou a nevýraznou mezí kluzu ?
4/ Co je to Rp0,2 ?
5/ Co je to Rt0,5 ?
Odkazy :
Použitá literatura a zdroje :
1/ Hájek E. a kol., Pružnost a pevnost , 1. vydání , ČVUT Praha 1981
19
Studijní opora
4
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Rozdělení ocelí 3. skupiny
1 hodina
Cílem této kapitoly je objasnění technologického zpracování
oceli, jejich použití a průmyslové označení těchto ocelí.
Výklad:
Jedná se o oceli zušlechtěné a precipitačně vytvrzované oceli kromě
korozivzdorných ocelí, se zaručenou mezí kluzu ReH větší než 360 MPa.
(pozn. – PRECIPITACE je způsob krystalizace látek vylučujících se
z tuhého roztoku při jeho zahřívání po předchozím silném ochlazení).
Oceli 3. skupiny – podskupina 3.1
Jedná se oceli zušlechtěné a lité se zaručenou mezí kluzu ReH od
360MPa do 690MPa (viz tabulka Rozdělení ocelí do skupin a podskupin,
bod 2.1).
Oceli 3. skupiny – podskupina 3.2
Jedná se o oceli zušlechtěné a lité se zaručenou mezí kluzu ReH větší
než 690MPa.
Zde se vyskytují oceli s průmyslovým označením HARDOX, WELDOX,
ARMOX, DOMEX, TOOLOX a DOCOL (viz bod 2.1).
20
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
HARDOX - je nejhouževnatější otěruvzdorný plech v řadách tvrdosti od
400 HBV do 700 HBV.
WELDOX - jsou vysokopevnostní ocelové plechy s mezí kluzu 700 MPa
až 1300 MPa, mají vysokou pevnost a zaručují výbornou svařitelnost a
houževnatost.
DOMEX - jsou vysokopevnostní ocelové pásy s mezí kluzu 460-1200MPa.
TOOLOX - je kalená a popouštěná nástrojová ocel s velmi nízkým
zbytkovým napětím, existuje v řadách tvrdosti od 275 do 475 HBV.
DOCOL – vysokopevnostní, konstrukční, jemnozrnná ocel, vysoká R eH, dobrá
houževnatost i při nízkých teplotách.Využití i v automobilovém průmyslu –
konstrukce sedadel.
Oceli 3. skupiny – podskupina 3.3
Jedná se o oceli precipitačně vytvrzované (viz bod 2.2). Základní rozlišení
dle zpracování při výrobě udává symbol:
M - termomechanicky zpracované, válcované za řízeného ochlazování
Q - zušlechtěné (kalené a popouštěné)
A - kalené a precipitačně vytvrzené
21
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
4.1 Ověření znalostí, příklady otázek, odkazy, informace
1/ Co je to HARDOX ?
2/ Co je to WELDOX ?
3/ Co je to ARMOX ?
4/ Co je to DOMEX ?
5/ Co je to TOOLOX ?
6/ Co je to DOCOL ?
Odkazy :
Použitá literatura a informace :
1/ Technická zpráva z internetu www.dimonthdx.cz od firmy
Dimont HDX , s.r.o., Ostrava, Czech Republic
22
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
5 Zásady a technické podmínky pro použití vysokopevných a
otěruvzdorných ocelí včetně svařování – WELDOX a
HARDOX.
3 hodiny
Cílem této kapitoly je všeobecně přiblížit porovnání použití
běžných ocelí s vysokopevnostními ocelemi a jejich srovnání
při výrobě ocelových konstrukcí ohledně únosnosti, jejich váhy,
ceny a možnosti využití, např. v automobilovém průmyslu.
Výklad:
Všeobecně.
Podobné chemické složení a podobný způsob tepelného zpracování dělají
z vysokopevn ých a otěruvzdorných ocelí sourozence.
V obou případech se jedná o kalené ocelové plechy s nízkým obsahem
uhlíku a legujících prvků tak, aby při vysokých hodnotách pevnosti
(respektive tvrdosti) byla zajištěna jejich technologičnost, zejména
svařitelnost. Hlavní rozdíl při výrobě těchto dvou skupin ocelí je
v závěrečné fází tepelného zpracování - popouštění. Zatímco se
otěruvzdorné oceli po kalení nepopouštejí nebo se popouštějí jen na nízké
teploty (cca 200°C), vysokopevnostní konstrukční oceli se popouštějí na
vysoké teploty (cca 600°C).
Vyšší popouštěcí teplotou vznikne ve vysokopevných konstrukčních ocelích
jiná rovnováha mezi pevností a houževnatostí - úroveň houževnatosti je
povýšena na úkor pevnosti.
23
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
V současné době můžeme rozdělit vysokopevnostní oceli do dvou hlavních
skupin. Do meze kluzu Re = 500 MPa včetně, jsou to oceli nekalené a jsou
zahrnuty v EN 10 113. Jde o ocelové plechy WELDOX 420, WELDOX 460
a WELDOX 500. Kalené ,,pravé“ vysokopevnostní oceli WELDOX jsou
pak v označení postupně 700, 900 a 960, jsou zahrnuty v EN 10 137.
Nejpevnější konstrukční ocelí je v současné době ocel WELDOX 1100
s mezí kluzu Re = 1100 MPa, která není ještě zahrnuta v evropských
normách.Zásadní rozdíl v mechanických vlastnostech mezi ,,klasickou“
konstrukční ocelí (S) a vysokopevnostní ocelí je zejména v mezi kluzu a
mezi pevnosti.
Ostatní zaručované mechanické vlastnosti (tažnost a vrubová houževnatost)
zůstávají na přibližně stejné úrovni.
Při diskuzích o aplikacích vysokopevných konstrukčních ocelí je třeba si
uvědomit, že nelze počítat s úsporou nákladů, pokud použijeme
vysokopevný plech (menší tloušťky) místo klasické oceli. Vysokopevná
ocel o mezi kluzu 700 MPa je cca 2x až 3x dražší než ocelový plech
jakosti S 355, který má poloviční mez kluzu (Re =355 MPa).
V reálných konstrukcích pak úspora tloušťky plechu při použití oceli
s dvojnásobnou hodnotou meze kluzu není 50%, ale většinou je to méně
než 30%. Úspora nákladů není tedy vždy důvodem k aplikaci vysokopevné
oceli.
V současné době je převládajícím důvodem aplikací vysokopevných ocelí
potřeba snížit zejména hmotnost výrobku.Důvody jsou v zásadě dva.
První je, že existuje omezení hmotnosti z hlediska jeho manipulace,
dopravy, legislativních předpisů, těžiště, ……., přičemž jsou na tyto výrobky
současně kladeny i značné nároky na nosnost, bezpečnost, odolnost proti
zatížení aj.
Do této skupiny patří mobilní jeřáby, důlní výztuže, některé součásti
zdvihacích zařízení a konstrukcí ropných plošin.
24
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Druhým důvodem je, že snížením hmotnosti dosáhneme zvýšení kapacity
(nosnosti) zařízení. Zde se jedná opět o mobilní jeřáby, dále o podvalníky,
částí podvozků některých nákladních automobilů, hydraulické ruky aj.
Ekonomické zhodnocení použití vysokopevných ocelí z hlediska nákladů na
dělení, svařování, dopravu, nátěry aj. může být velmi zajímavé z hlediska
úspor času, peněz, kapacity výroby aj.
Zajímavým důvodem pro použití vysokopevných ocelí je svařitelnost.
Vysokopevné oceli WELDOX s mezí kluzu Re = 420 až 500 MPa a menší
tloušťky ocelí WELDOX 700 (do 20 mm) mají nižší hodnotu uhlíkového
ekvivalentu než ocel S 355.
V některých případech, kdy je z důvodů tloušťky plechu již nutné ocel
typu S 355 předehřívat, můžou být ekvivalentní tloušťky ocelí WELDOX
420 až 700 svařovány bez předehřevu. Zde tedy přichází v úvahu úspora
spotřebovaného plynu na předehřev, odpadá technologická manipulace , také
je zde velká úspora času a pokud svařování probíhá v terénu, předehřev
může být technicky obtížný.
Z těchto důvodů byla ocel WELDOX použita v poslední době ve
Skandinávii pro stavby mostů.Celkově je největší podíl vysokopevných
ocelí používán na mobilní jeřáby. Současné požadavky na nosnost těchto
zařízení jsou takové, že u výložníků mobilních jeřábů se používají většinou
oceli o mezi kluzu Re = 900 až 960 MPa místo kdysi používaného
standardu s Re = 700 MPa. Aby mobilní jeřáb o kapacitě např. 500 tun mohl
vyjet na silnici (limity zatížení náprav, celková hmotnost), používají se
oceli s Re = 900 a 960 MPa z důvodů vylehčení konstrukce i na ostatních
částech tohoto výrobku.
Další rozšířenou aplikací těchto ocelí jsou důlní výztuže. Zde se používá
prakticky celá škála jakostí vysokopených ocelí od meze kluzu Re = 420
MPa až do 960 MPa.
Důvodem požívání těchto ocelí při výrobě důlních výztuží je opět
kombinace požadavků na nosnost a odolnost proti přetížení a současně
omezení hmotnosti kvůli jejich manipulaci v dolech.Pro podvalníky se
25
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
nejčastěji používá ocel s mezí kluzu 700 MPa. V tomto případě je hlavním
důvodem k aplikaci vysokopevné oceli zvýšení nosnosti podvalníku.
Zajímavou aplikací jsou vysokopevné plechy pro přiváděcí potrubí
hydroelektráren. Zejména v případě přečerpávacích elektráren způsobují
rozdílné výšky hladin vysoké tlaky ve spodní části potrubí.
Častým řešením zde bývá použití ocelí s mezemi kluzu Re = 690 až 900
MPa.Používání vysokopevných ocelí v konstrukcích nicméně přináší i
určité technické komplikace.
Nejmenší z nich je svařování. Jak již bylo připomenuto, ,,nižší“ řada
vysokopevných ocelí (WELDOX 420, 460, 500 a menší tloušky oceli
WELDOX 700) mají svařitelnost stejnou nebo dokonce lepší, než klasické
oceli typu S 355. U ,,vyšší“ řady těchto ocelí, tj. pro větší tloušťky oceli
WELDOX 700 a oceli WELDOX 900 až 1100 již může být svařování
náročnější.
Větším problémem při aplikaci těchto ocelí jsou záležitosti vysokocyklové
únavy, tuhosti a vzpěru.
Použití vysokopevných ocelí v reálných
únavové životnosti oproti konstrukcím
Toto je zapříčiněno zejména tím, že
svarové spoje, jejichž únavová životnost
oceli.
konstrukcích nám nepřináší nárust
z klasických ocelí (S 235 a S355).
v reálné konstrukci předpokládáme
je v podstatě nezávislá na pevnosti
Toto je nutno zohlednit v případě, že se počítá, že výběhu životnosti
výrobku dosáhne počet cyklů větší hodnoty než cca 10 000 až 100 000
cyklů za dobu životnosti. Mechanické překážky, jako je vysokocyklová
únava, tuhost a vzpěr, eliminujeme do značné míry konstrukčními
úpravami.
Vysokopevné oceli mají před sebou velkou perspektivu. Nevíme, z kolika
procent jsou schopny v budoucnu nahradit klasické oceli S 235 a S 355,
přesto celosvětová spotřeba roste rychleji než spotřeba klasické oceli.
26
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Také množství energie, množství vzniklého CO2 a dalších nečistot jsou na
výrobu 1 kg ,,lepší“ oceli v podstatě stejné jako na výrobu 1 kg klasické
oceli. 1 kg ,,lepší“ oceli může tak nahradit např. 2 kg klasické oceli.
5.1 Svařování vysokopevných a otěruvzdorných ocelí
Většina vysokopevných ocelí WELDOX a otěruvzdorných ocelí HARDOX
obsahují málo legovacích prvků. Takže uhlíkový ekvivalent Ce je nízké
hodnoty. Proto lze plechy pomocí standardního obloukového svařování
snadno svařovat ke všem obvyklým konstrukčním plechům.
Při svařování plechů WELDOX je cílem:


zajistit odpovídající pevnost svaru
dosáhnout vyhovující houževnatost svaru
Při svařování plechů HARDOX je cílem:


udržet tvrdost tepelně ovlivněné zóny
dosáhnout vyhovující houževnatost svaru
Pro danou třídu pevnosti mají plechy WELDOX a HARDOX nízké
uhlíkové ekvivalenty Ce. Oceli s nízkým uhlíkovým ekvivalentem Ce lze
lépe svařovat, než oceli s vysokou hodnotou Ce. Oceli s vysokou hodnotou
Ce se musí technologicky ošetřit - předehřevem, dodržováním teploty
,,interpass“, popř. dohřevem.
Tyto záležitosti budou dále rozvedeny v dalších kapitolách.
27
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
5.2 Uhlíkový ekvivalent
Uhlíkový ekvivalent (viz tabulka 2) představuje přepočtenou hodnotu
legujících prvků tak, jako kdyby byl místo nich uhlík. Samozřejmě se
připočítává k tomuto přepočtenému procentu legur i příslušné procento
uhlíku, jak je patrno ze vzorce :
Ce = C + Mn/6 + (Cr+Mo+ V)/5 + (Cu+Ni)/15
/%/
Základní legující prvky tedy jsou:
mangan,chrom,molybden,vanad,měď a nikl.
Tabulka 2
Hodnota uhlíkového ekvivalentu u některých typů ocelí:
Typ oceli
Vyráběné tloušťky /mm/
Uhlík. ekv. Ce /%/
S 355
5-100
0,39-0,43
WELDOX 355
8-25
0,34-0,37
WELDOX 420
6-80
0,37-0,39
WELDOX 460
6-80
0,37-0,42
WELDOX 500
8-80
0,37-0,42
WELDOX 700
4-130
0,39-0,64
WELDOX 960
4-50
0,56-0,64
WELDOX 1100
5-40
0,68-0,72
Tabulka 2 Rozdělení materiálů
28
Studijní opora
5.3
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Předehřev
Základním pravidlem pro předehřev jakýchkoliv ocelí je , že :




tloušťka oceli je větší než 20 mm
procento uhlíku je větší než 0,2%
procento uhlíkového ekvivalentu je větší než 0,41%
svařovací elektrody mají vyšší uhlíkový ekvivalent než svař. ocel
Předehřevem eliminujeme rychlejší ochlazování tlustších plechů a tím
zakalení tepelně ovlivněné zóny.
Předehřevem zvyšujeme snažší únik vodíku ze svárového kovu.
Víme, že výskyt vodíku ve svárovém kovu dává riziko vzniku trhlin ve
studeném stavu.
Předehřev je mimořádně důležitý při stehování dílců a při svařování
kořenových svárů.
Definování základních pojmů z ČSN EN ISO 13916 - Svařování - Směrnice
pro měření teploty předehřevu, teploty interpass a teploty ohřevu :
teplota předehřevu - teplota součásti v oblasti svaru bezprostředně před
jakoukoli svářecí operací, vyjadřuje minimum a obvykle se rovná minimu
teploty interpass,
teplota interpass - teplota vícevrstvého svaru a přiléhajícího základního
materiálu bezprostředně před aplikací další housenky, obvykle se uvádí
jako maximální teplota,
29
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
teplota ohřevu - minimální teplota v oblasti
udržována v případě přerušení svařování.
svaru, která
musí
být
5.4 Tepelný příkon - vnesené teplo
Při svařování vysokopevných ocelí je tepelný příkon v průběhu svařování
jedním z hlavních faktorů ovlivňující vlastnosti svarů.
Tepelný příkon ovlivňuje teplotně časové cykly, které se vyskytují
v průběhu svařování a může ovlivnit jak vlastnosti svarového kovu, tak
může vést i k degradaci vlastností základního materiálu v tepelně ovlivněné
zóně.
Tepelný příkon se při svařování u vysokopevných ocelí volí v rozmezí
0,35 až 2,5 kJ/mm.
Nejvhodnější je velikost tepelného příkonu do 2,00 kJ/mm. Hodně záleží
na tloušťce, resp. kombinované tloušťce svařovaného materiálu, dále záleží
na pevnostní třídě svařovaných ocelí a v neposlední řadě na teplotě
popuštění základního materiálu při jeho výrobě.
Tepelný příkon Q vypočítáme ze vztahu :
Q = k.U.I.60 / v.1000
| kJ/mm |
k = koeficient tepelné účinnosti jednotlivých metod svařování,
111/MMA=0,8 135/136/MIG/MAG=0,8-0,9 136/FCAW=0,9
SAW=1,0 TIG/WIG/GTAW=0,7
I = svařovací proud v ampérech
v = svařovací rychlost v mm/min
30
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Příklad :
Ve svářečské škole potřebujeme spočítat množství vneseného tepla
v kořenové vrstvě, ve výplňové vrstvě a krycí vrstvě u svařovaného tupého
,,V“ svaru v poloze PF ( zdola nahoru ) metodou 135 svařovaného
materiálu HARDOX S 690 QL pro stanovení postupu svařování výrobce,
tzv. pWPS.
a/ výpočet tepelného příkonu při svařování kořene :
naměřený čas svařování na délce svaru 142 mm je 1:09,50min=69,50s
142 . 60 / 69,50 = 122,58 mm/min = svařovací rychlost
naměřené napětí při svařování U = 18,4 V
naměřený el. proud I = 129 A
k = 0,8
Q = k.U.I.60 / v.1000 = 0,8.18,4.129.60 / 122,58.1000 = 0,92 kJ/ mm
b/ výpočet tepelného příkonu při svařování výplňové vrstvy :
naměřený čas svařování v délce svaru 246 mm je 3:01,80min=181,80s
246 . 60 / 181,80 = 81,19 mm / min = svařovací rychlost
naměřené napětí při svařování U = 19,6 V
naměřený el. proud I = 137 A
k = 0,8
Q = k.U.I.60 / v.1000= 0,8.19,6.137.60 / 81,19.1000 = 1,58 kJ / mm
31
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
c/ výpočet tepelného příkonu při svařování krycí vrstvy :
naměřený čas svařování v délce svaru 155 mm je 2:25,10min=145,10s
155 . 60 /145,10 = 64,09 mm/min = svařovací rychlost
naměřené napětí při svařování U = 18,4 V
naměřený el. proud I = 129 A
k = 0,8
Q = k.U.I.60 / v.1000= 0,8.18,4.129.60 / 64,19.1000 = 1,77 kJ / mm
Závěr :
Všechny tři vypočítané položky tepelného příkonu vyhovují svařovanému
kusu a jednotlivé parametry svařování se mohou zapsat do pWPS (viz
obrázek 17) pro ocel HARDOX S 690 QL.
5.5 Teplota interpass
Teplotu interpass přiřazujeme a měříme u vícevrstvých svarů. Teploty
interpass (viz tabulka 3) měříme vždy těsně před zahájením svařování
každé vrstvy.
Teplota se měří na svarovém kovu na jednom nebo na více místech stejné
vrstvy nejčastěji dotykovým digitálním teploměrem.
Naměřené hodnoty
jednotlivé svařence.
se
zaznamenávají
32
do
protokolu
o svařování
pro
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Příklad :
Teplotu interpass jsme měřili na čtyřech místech s těmito měřeními :
135°C, 151°C, 158°C, 165°C.
Teplotu interpass do protokolu zapíšeme dle ČSN EN 13916 takto :
Teplota ČSN EN 13916 - Ti 135 /165 – CT
/CT = dotykový teploměr /
Tabulka 3
Teplota interpass některých vysokopevných ocelí :
Typ oceli
Interpass teplota / °C /
S 355
225 – 250
WELDOX 355
225 – 250
WELDOX 420, 460
225 – 250
WELDOX 500
200 – 225
WELDOX 700
200 – 225
WELDOX 900, 960, 1100
150 – 175
HARDOX 400, 500
150 – 175
Tabulka 3 Teploty interpass
5.6 Volba přídavného materiálu
Při svařování materiálu WELDOX a HARDOX lze použít přibližně stejné
metody svařování /obloukové /, které se hodí pro svařování plechů běžných
jakostí i plechů s vysokou pevností /od S 355 výše/.
33
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Volba přídavného materiálu vždy vychází z požadavku na mechanické
vlastnosti svarového kovu.Při svařování ocelí WELDOX a HARDOX
metodou MMA se používají jen bazické elektrody. U jiných metod
obloukového svařování /MIG,MAG,FCAW a SAW/ si musíme hlídat
přídavný materiál tak, aby obsah vodíku byl nanejvýš roven 5 ml/100 g
svarového kovu.
Při výběru meze kluzu přídavného materiálu mohou nastat tyto možnosti :
 svarový kov má nižší mez kluzu než základní materiál
 svarový kov má stejnou mez kluzu jako základní materiál
 svarový kov má vyšší mez kluzu než základní materiál
Při svařování ocelí WELDOX 700 až 1100 se doporučuje kombinace
měkkých elektrod / svařovacích drátů / v kořenové vrstvě s elektrodami
/svařovacími dráty/ s vyšší pevností pro výplňovou a krycí část svaru.
5.6.1 Přídavné materiály – doporučená pevnost pro oceli WELDOX a
HADROX
WELDOX 355, 420
- vyšší pevnost než základní materiál
WELDOX 460, 500
- vyšší nebo stejná pevnost jako základní materiál
WELDOX 700
- stejná nebo nižší pevnost jako základní materiál
WELDOX 900, 960
- nižší pevnost jako základní materiál
WELDOX 1100
- nižší pevnost jako základní materiál
HARDOX 400, 500
- nižší pevnost jako základní materiál
U koutových svarů /FW/ se doporučuje použít přídavný materiál s nižší
mezí kluzu.
34
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
5.7 Použití měkkých elektrod při svařování oceli HARDOX
Ocel HARDOX by se měla svařovat bazickými elektrodami, trubičkovým
drátem s bazickou náplní nebo drátem za použití bazického tavidla s mezí
kluzu menší než Re = 500 MPa. Tyto elektrody a dráty snižují úroveň
zbytkového pnutí ve svaru a tím i náchylnost materiálu na vznik trhlin ve
studeném svaru.
Jestliže je svar neustále vystavován značnému opotřebení, můžeme pro
krycí vrstvu použít tvrdé elektrody a svařovací dráty s mezí kluzu větší
než Re = 600 MPa.
Po shrnutí můžeme konstatovat, že hlavní výhodou při volbě přídavného
materiálu s nízkou pevností (mez kluzu menší než 500 MPa) oproti
přídavnému materiálu s vysokou pevností je :
 vyšší houževnatost svarového kovu
 lepší tažnost kovu
 snížená náchylnost na vznik trhlin ve studeném stavu.
V některých případech můžeme otěruvzdorné oceli HARDOX velmi dobře
svařovat také pomocí austenitických korozivzdorných přídavných materiálů
jestliže :
 svarek je pevně upnutý ( např. v přípravku )
 svarek nelze předehřát
 svařovaný plech je silnější než 60 mm
5.8 Dělení plechů WELDOX a HARDOX
Ocelové plechy WELDOX a HARDOX můžeme dělit několika známými
způsoby. Vlastnosti těchto ocelí závisí na konkrétním typu tepelného
35
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
zpracování.Vždy je třeba mít na zřeteli tepelný příkon při dané metodě
dělení.
To znamená, že se musí respektovat vliv tepelně ovlivněné zóny (TOZ ,
někdy označujeme tepelně ovlivněná oblast – TOO ). Vzniká zde velké
nebezpečí trhlin při chladnutí. Závisí také jakou rychlostí a v jakém
teplotním prostředí se plechy ochlazují.
Během dělení hrozí také posunutí plechu. Ne vždy máme k dispozici
vhodnou metodu dělení (viz tabulka 4) ocelových plechů.
Velké mostárny a strojírenské závody mají k dispozici nejmodernější
metody dělení plechů.
Dělení ocelových plechů - metody:
Metoda dělení
Tloušťka
Rychlost řezání
Řezná spára
TOZ
Tolerance
Vodní paprsek
4-150 mm
8-150 mm/min
1-3 mm
0 mm
Laser
4-20 mm
600-2200mm/min
1 mm
0,4-3mm 0,2 mm
Plasma
4-40 mm
1200-6000mm/min
2-4 mm
2-5 mm
1,0 mm
Plamen
4-150 mm
150-700 mm/min
2-5 mm
4-10 mm
3,0 mm
0,2 mm
Tabulka 4 Dělení ocelových plechů - metody
Řezání vodním paprskem
Metoda je vhodná pro většinu materiálů. Výborný řez s šířkou spáry 1 až 3
mm. Jedná se o ,,chladný“ způsob dělení, takže odpadá vznik tepelně
ovlivněné zóny. Abrazivní řezání
proudem vody vylučuje případy
36
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
nebezpečí vzniku trhlin. Zejména je tato metoda vhodná pro dělení silných
otěruvzdorných ocelí – HARDOXů.
Řezání laserem
Laserem můžeme řezat ocelové plechy až do síly 20 mm. Šířka řezu je
menší než 1 mm, záleží na podmínkách, tloušťce plechu a nejvhodnější
řezné rychlosti. Od toho se také odvíjí šířka tepelně ovlivněné zóny, která
bývá 0,4 až 3 mm.Velkou výhodou je řezání různých tvarů.
Řezání plazmou
S úspěchem řežeme plechy o síle až 40 mm. Šíře řezu je 2 až 4 mm. Řez
je kvalitní, nedostatkem je, že hrany mají snahu se zaoblovat. Velikost
tepelně ovlivněné zóny je 2 až 5 mm. Vysoká řezná rychlost.
Jedná se o hlučnou a prašnou metodu. Tyto nedostatky můžeme eliminovat
řezání plazmou pod vodou.
Řezání plamenem
Plamenové řezání ocelí při použití hořlavých plynů propan-butan, propylen
nebo acetylen je nejčastěji používaná metoda dělení jakýchkoliv ocelí
s výjimkou ocelí austenitických.
Snadná dostupnost k této technologii dělení dělá z této metody použitelnost
i pro ruční dělení.
Šířka řezu je od 2 do 5 mm. Tato metoda dělení je nejméně přesná, hodí
se pro předoperační technologické další zpracování ocelí. Největší
nevýhodou tohoto způsobu dělení je velká tepelně ovlivněná zóna. Vzniká
nebezpečí trhlin a možnost místního zakalení. Dobré je ocel předehřívat,
37
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
snížit rychlost řezání a následně hlídat dobu chladnutí plamenově řezané
oceli.
Oceli HARDOX vyžadují zvláštní opatrnost při dělení. Každá součást
výrobku má svou funkci, podle které se přizpůsobují všechny technologické
postupy. Tedy zejména postupy dělení a svařování včetně jejich
předehřevu, popř. dohřevu.
5.9 Předehřev a dohřev vysokopevných ocelí
Jestliže chceme tuto ocel dělit náročně tepelnou technologií, je nejlepší
způsob zabránění vzniku trhlin plech předehřát a udržovat zvýšenou
teplotu až do konce řezání.
Doporučená teplota (viz tabulka 5) ocelového plechu se musí dosáhnout
před řezáním.
Teplota se kontrolně měří na spodní části plechu. Tímto zamezíme
nebezpečí vniku prasklin a trhlin okamžitě po řezání. Vyrovnávání teploty
musí být nejméně 5 minut na milimetr tloušťky plechu.
Celková doba ohřevu je vždy větší než 1 hodina. To samé platí pro
ochlazování. Dobu ochlazování je vhodnější prodlužovat, než provádět
dodatečný ohřev.
38
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Tabulka 5. Doporučené teploty předehřevu při řezání plamenem:
Jakost plechu
Tloušťka plechu /mm/
HARDOX 400
30-50
Teplota /°C/
75-100
HARDOX 400
51-80
100-150
HARDOX 400
81-130
150-200
HARDOX 500
10-40
75-100
HARDOX 500
41-80
100-150
Tabulka 5 Doporučené teploty předehřevu při řezání plamenem
5.10 Ověřování znalostí, příklady otázek, odkazy, zdroje, informace
1/Co je cílem při svařování plechů WELDOX ?
2/Co je cílem při svařování plechů HARDOX ?
3/Co je to uhlíkový ekvivalent, jeho výpočet ?
4/Jaká jsou základní pravidla pro předehřev jakýchkoliv ocelí ?
5/Teplota předehřevu, interpass ohřevu.
6/Co je to tepelný příkon při svařování ?
7/Výpočet tepelného příkonu, jeho rozmezí.
39
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
8/Volba přídavného materiálu.
9/Metody dělení ocelových plechů.
10/Proč tepelně zpracováváme vysokopevné oceli před řezáním plamenem.
Odkazy :
Použité informace, zdroje :
1/ Technická informace : fa TESYDO Brno, s.r.o.,www.tesydo.cz
- informační list – Zásady a technické podmínky
pro použití VP ocelí
40
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
6 Závěr
1 hodina
Tato práce má za úkol osvětlit a prakticky přiblížit nepatrnou část
předmětu Strojírenská technologie. Dává nahlédnout do dvou odnoží
ocelových materiálů.
První z nich je značení oceli podle evropské nomy, druhá pak, přiblížit
posluchačům použití ocelových materiálů, zejména pro stavby ocelových
konstrukcí a technologických strojírenských zařízení.
Oceli WELDOX a HARDOX, vysokopevné a otěruvzdorné, jsou oceli
s velkou budoucností a velkou perspektivou. Nevím, z kolika procent jsou
schopny v budoucnosti nahradit klasické oceli S 235 a S 355, přesto
celosvětová poptávka po vysokopevných ocelích neustále roste.
Ve výrobě jde zejména o úsporu energie vynaložené na stejné množství
vyrobené ,,obyčejné“ oceli a vysokopevné oceli. Zde je jednoznačně
k porovnání množství produktu s porovnatelnou únosností. Pro příklad
uvádím : plech S355 o tloušťce 14 mm nahradí např. vysokopevnostní
plech o síle 10 mm.
Velkým ekologickým hlediskem je také množství CO2 a dalších nečistot
vzniklých při výrobě. Hledisko dopravy není taktéž opomíjeno.
Shrnutím mohu říci, že náklady na výrobu a ekologické hledisko výroby
,,lepších“ ocelí jsou srovnatelné s výrobou ,,obyčejné“ oceli.
Nejlepším a nejmarkantnějším poznatkem však je, že 1 kg ,,lepší“ oceli
může v některých případech nahradit např. 2 kg obyčejné oceli.
A o to jde, posuďte sami.
Autor
41
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Obrázek 2 Vysokopevné ocelové plechy
42
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Obrázek 3 Rozdělení kalených ocelových plechů
Obrázek 4 Vysokopevné konstrukční oceli
43
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Obrázek 5 Vliv uhlíku na VP oceli
Obrázek 6 Nepoužívání šrotu při výrobě VP oceli
44
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Obrázek 7 Otěruvzdorné oceli
Obrázek 8 Pancéřové oceli
45
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Obrázek 9 Popouštění VP ocelí
Obrázek 10
Obrázek 10 Vysokopevné oceli - svařování
46
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Obrázek 11 WELDOX 700 materiálový list
Obrázek 12 Vysokopevné oceli - chemické složení
47
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Obrázek13 Svařitelnost - otěruvzdorné oceli
Obrázek 14 Svařování - tepelný příkon
48
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Obrázek 15 Přídavný materiál - mez kluzu
Obrázek 16 Postup svařování
49
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
Obrázek 17 WPS - technologický postup svařování
50
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
7 Použité zdroje a informace k prezentaci
Prezentaci poskytla firma SSAB Schwedisch Steel, s.r.o., Ostrava –Poruba
Poděkování zejména ing. Ivanu Míkovi za představení vysokopevných
ocelí a konzultaci k využití vysokopevných ocelí.
51
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
8 Rozvržení hodinové dotace modulu svařování
VP oceli–vysokopevnostní oceli HARDOX a WELDOX
8 hodin
prezentace a přednáška VP ocelí
2 hodiny
praktické předvedení svařování VP ocelí s měřením
teploty interpass včetně předehřevu
2 hodiny
exkurze – výroba VP oceli v konvertoru
EVRAZ VÍTKOVICE STEEL
3 hodiny
exkurze – válcování VP ocelových plechů, válcovací
stolice 3,5m kvarto, EVRAZ VÍTKOVICE STEEL
2 hodiny
chemická laboratoř –VÍTKOVICE MACHINERY GROUP
 určení % složení zadané oceli
 určení % uhlíku
 určení % uhlíkového ekvivalentu
3 hodiny
mechanická laboratoř-VÍTKOVICE MACHINERY GROUP





tahová zkouška oceli S 235 J0
tahová zkouška oceli S 450 Q
vyhodnocení jednotlivých tahových diagramů
zkouška vrubové houževnatosti-Charpyho kladivo
zkoušky tvrdosti ocelových materiálů
20 hodin
Ing. Jaromír Pavlíček
52
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
9 Seznam obrázků
Obrázek 1 Diagramy tahových zkoušek…………………………………………………….18
Prezentace I. díl
Obrázek 2 Vysokopevné ocelové plechy ................................................................................. 42
Obrázek 3 Rozdělení kalených ocelových plechů .................................................................... 43
Obrázek 4 Vysokopevné konstrukční oceli .............................................................................. 43
Obrázek 5 Vliv uhlíku na VP oceli .......................................................................................... 44
Obrázek 6 Nepoužívání šrotu při výrobě VP oceli .................................................................. 44
Obrázek 7 Otěruvzdorné oceli .................................................................................................. 45
Obrázek 8 Pancéřové oceli ....................................................................................................... 45
Obrázek 9 Popouštění VP ocelí ................................................................................................ 46
Obrázek10 Vysokopevné oceli - svařování…………………………………………………..46
Prezentace II. díl
Obrázek 11 WELDOX 700 materiálový list ............................................................................ 47
Obrázek 12 Vysokopevné oceli - chemické složení................................................................. 47
Obrázek 13 Svařitelnost - otěruvzdorné oceli .......................................................................... 48
Obrázek 14 Svařování - tepelný příkon .................................................................................... 48
Obrázek 15 Přídavný materiál - mez kluzu .............................................................................. 49
Obrázek 16 Postup svařování ................................................................................................... 49
Obrázek 17 WPS - technologický postup svařování ................................................................ 50
53
Studijní opora
Dělení technických materiálů, svařování speciálních materiálů
HARDOX, WELDOX.
10 Seznam tabulek
Tabulka 1 Určení nárazové práce ............................................................................................. 10
Tabulka 2 Rozdělení materiálů ................................................................................................ 28
Tabulka 3 Teploty interpass ..................................................................................................... 33
Tabulka 4 Dělení ocelových plechů - metody ......................................................................... 36
Tabulka 5 Doporučené teploty předehřevu při řezání plamenem ............................................ 39
54