M . H u g o – V. B r y k s í
Sv a ř o v á n í t l a ko v ě l i t ý c h o d l i t k ů ze s l i t i ny h l i n í ku s k ř e m í ke m e l e k t r o n o v ý m s v a z ke m
Tab. IV. Chemické složení slitiny použité při výrobě odlitků těla a víka výměníku
Z PRAXE
Chemické složení [hmot. %] Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Cr
Ni
Zn
Pb
Sn
Ti
jiné každý
jiné celkem
Al
9,0–11,0
1,0
0,10
0,55
0,20–0,50
–
0,15
0,15
0,15
0,05
0,20
0,05
0,15
zbytek
žení slitiny AlSi10Mg(Fe) podle normy ČSN EN 1706 je uvedeno v tab. IV. Dlouhodobým měřením chemického složení ve výrobě se zjistily intervaly, kde se pohybují obsahy prvků v tavenině: Mg < 0,242; 0302 > hm. %, Cu < 0,069; 0,085 > hm. % a Zn < 0,031; 0,044 > hm. %. Z tohoto pozorování se dá vyvodit, že obsah Mg využívá zhruba třetinu rozmezí obsahu daného normou. Obsah Cu se pohybuje ve střední části druhé poloviny rozmezí obsahu daného normou a obsah zinku zaujímá první třetinu rozmezí obsahu daného normou. Na obr. 4 je znázorněno srovnání obsahu vybraných prvků u shodného a neshodného svařence s nutnou opravou svaru. V levé části grafu jsou znázorněni reprezentanti shodného svařence (1–9) s průměrnou hodnotou celé série. V pravé části se jedná o svařence s nutnou opravou svaru (11–19) a jejich průměrné chemické složení v celé testované sérii. Vyhodnocením vzorků taveniny určených pro spektrální analýzu se neobjevily výrazné rozdíly v obsahu jednotlivých prvků mezi svařenci dobře svařitelnými a svařenci s nutnou opravou svaru. Vztah mezi TIG navařováním, Drosstestem a svařováním svazkem elektronů Odběr odlitků probíhal těsně před dolitím a po dolití kovu do udržovací pece. Po dolití taveniny následovala rafinace v odebíracím prostoru pod naběračkou. Celkem se odebralo 12 odlitků těla výměníku a 12 odlitků víka výměníku. Odlitky se odebíraly s přibližně 15minutovým rozestupem, protože u každého odlitku se prováděla zkouška čistoty taveniny Drosstest. Odlitky byly navařeny metodou TIG v předem určených místech. Podle vzhledu navařeného svaru se zvolily dvojice odlitků pro následné svařování svazkem elektronů. Seřazením svaru podle kvality (tab. V) se zdá, že čím delší je čas od dolití kovu, tím je svar vizuálně lepší. Seřazení kvality je od nejlepšího (1) po nejhorší (12).
Poté se ke svařencům přiřadily vzorky z Drosstestu. Po důkladném prohlédnutí svařenců lze pozorovat určitou závislost mezi Drosstestem, navařováním TIGem a svařitelností svazkem elektronů. Obr. 5 znázorňuje v testování nejkvalitnější svar při svařování svazkem elektronů. Metoda TIG vykazuje souvislý svar. Při navařování nedocházelo k prskání roztaveného kovu. Vzorky z Drosstestu nejeví velké množství vměstků v tavenině jak pro odlitek víka (nahoře), tak pro odlitek těla výměníku (dole). Viditelné zhoršení návaru metodou TIG i větší množství vměstků ukazuje obr. 6. Během navařování metodou TIG docházelo k rozstřiku roztaveného kovu do okolí. Výsledné svařování svazkem elektronů se zařadilo jako vizuálně nejhorší svar. Ve všech 12 případech se ovšem jednalo o svary, které prošly kontrolou těsnosti. Faktorem hodnocení byl pouze vzhled svaru. Navaření svaru metodou TIG na neshodném svařenci je zachyceno na obr. 7. Na základě tohoto testování se do procesu výroby zařadila kontrola navařování odlitku metodou TIG. Zkoušení odlitku víka i těla výměníku probíhalo jednou za 2 h na náhodně vybraném odlitku. Navařené odlitky byly označeny číslem a uchovány pro případné pozdější vyhodnocení. Tato kontrola se zařadila do procesu výroby při celé sérii (cca 10 000 ks). Při zpětném vyhodnocení svařované série se neprokázala spolehlivost metody TIG při odhalování zvýšené neshodnosti svarů. Nelze potvrdit vazbu mezi počtem opravovaných či neshodných svařenců a neshodným návarem provedeným metodou TIG. Geometrie svaru Makrostruktura svarů je zachycena na obr. 8. Neshodný svar vykazuje stopy po uzavřeném plynu. Jeho hloubka je větší než 5 mm a osa svaru není shodná s osou drážky víka a osou žebra těla výměníku. Naopak je tomu u shodného svaru (obr. 9). Osa svaru je shodná s osou drážky víka a žebra výměníku. Průvar je do hloubky 5 mm. Otázkou zůstává, co způsobilo vyosení elektronového paprsku, a jestli je nějaká spojitost mezi hloubkou průvaru a neshodností svaru.
Tab. V. Seřazení svařenců podle kvality svaru v závislosti na době od dolití a rafinace Seřazení svařenců dle kvality svaru
podmínky odběru odlitků odlitek těla výměníku
odlitek víka výměníku
1
70 min po dolití a rafinace
120 min po dolití a rafinace
2
90 min po dolití a rafinace
80 min po dolití a rafinace
3
50 min po dolití a rafinace
100 min po dolití a rafinace
4
110 min po dolití a ihned po rafinaci
před dolitím
5
130 min po dolití a 15 min po rafinaci
50 min po dolití a rafinace
6
50 min po dolití a 20 min po rafinaci
před dolitím
7
10 min po dolití a bez rafinace
50 min po dolití bez rafinace
8
90 min po dolití a 60 min po rafinaci
30 min po dolití bez rafinace
9
10 min po dolití a rafinace
10 min po dolití a rafinace
10
70 min po dolití a 40 min po rafinaci
70 min po dolití bez rafinace
11
30 min po dolití a ihned rafinace
30 min po dolití a rafinace
12
30 min po dolití a rafinace
10 min po dolití bez rafinace
232
Tab. VI. Kombinace svařování v závislosti na množství mazadla pístu a postřiku formy
S l é vá re ns t v í . L X V . č e r v e n e c– s r p e n 2017 . 7– 8
Varianta
množství mazadla a postřiku formy tělo výměníku víko výměníku
1
minimum
2
maximum
minimum minimum
3
minimum
maximum
4
maximum
maximum