Műszaki Élet, 1974. július-december (29. évfolyam, 14-26. szám)
1974-07-05 / 14. szám
Kevés gyártási technológia változott meg annyira alapvetően az utolsó három évtizedben, mint a hegesztés. Az 1930-as évek elején az akkor ismert hegesztési eljárásokat még nagynyomású tartályok vagy egyéb kényes szerkezetek gyártására nem volt szabad használni. Az 1930-as évek végén azonban már mind külföldön, mind Magyarországon gyártottak nagynyomású erőműveket és csővezetékeket, az akkor általában szokásos kézi hegesztő eljárásokkal. A hegesztés automatizálására irányuló törekvések nem voltak túlzottan sikeresek. Különösen, akkor vált rohamossá a hegesztés elterjedése a gyakorlatban, amikor a röntgenvizsgálat és néhány évvel később az utrahangos anyagvizsgálat révén sikerült a hegesztett ömledékben levő varrattálákat kimutatni és ezzel a hegesztett szerkezetek biztonságát lényegesen növelni. A második világháborút követő nagyszabású kutatómunka kimutatta azt, hogy a hegesztés által létrehozott többtengelyű feszültségi állapot lökésszerű igénybevételek és a kis hőmérséklet hatására együttesen jön létre a ridegtörés, amelyet még az is befolyásol, hogy a hegesztésnél bevezetett hő hatására az anyagban szövetszerkezeti változások jönnek létre. Nagyszilárdságú acélok A világszerte meginduló kutatómunka kimutatta azt, hogy a hegesztett szerkezetet nem csupán a szokásos módon kell méretezni, hanem valamilyen próbával meg kell győződni arról is, hogy a ridegtörés veszélye fennáll-e az üzemi körülmények között. A fejlődésnek ebben az állapotában az 52 kp/mm2-es szilárdságú acélok (melyeknek folyáshatára 35 kp/mm2 körül szokott lenni), alkalmasak voltak a nagy hegesztett szerkezetek létrehozására, mert a röntgenvizsgálat és a ridegtörés vizsgálatára bevezetett bemetszett ütve-hajlító vizsgálat (Charpy V próba) már megfelelő biztonságot adott. A hegesztés szerkezeti anyaga a 37 kpmm2 szilárdságú, kis széntartalmú, lágy szerkezeti acél volt. Az itM0-es évek elején történtek az első kísérletek arra, hogy legalább 52 kp mm2 szilárdságú acélból készüljenek hídszerkezetek, tartályok stb. Az első néhány hegesztett híd katasztrofális és az akkori körülménnyek között megmagyarázhatatlan leszakadása a hegesztők figyelmét ráterelte arra, hogy a nagyobb szilárdságú, ún. növelt folyáshatárú szerkezeti acélok a hegesztés hatására ridegtörésre hajlamossá válnak. A hegesztett szerkezetek ridegtörési hajlamát méginkább alátámasztotta a második világháború során Amerikában sorozatban gyártott, tisztán hegesztett kivitelű szállítóhajók sorozatos törése, amelyek közül nem is egy törés a kikötőben, különösebb terhelés nélkül következett be. Nagynyomású tartályokban, de méginkább a hajóépítésben szükségessé vált ennél is nagyobb szilárdságú acélok alkalmazása, mert általános tapasztalat szerint a hegesztés során fellépő feszültségek annál nagyobbak, minél nagyobb a falvastagság. A nagyszilárdságú szerkezeti anyagok alkalmazása a hegesztésben tehát nemcsak súlymegtakarítási szempontokból szükséges, hanem a hegesztésnél fellépő veszedelmes feszültségek csökkentésére is. A további fejlődés során a nagyipari államokban már megjelentek a 70 kip/mm2 folyáshatárú nagyszilárdságú acélok. Az ilyen, vagy ennél nagyobb szilárdságú acélokból készített hegesztett szerkezetekben azonban, egy netán előforduló repedés vagya anyaghiba jelenlétében a törés már az anyag folyási határa alatt is előfordulhat. Az 1950-es évek közepe tájékán kezdett fejlődni egy egészen új tudományág, a törésmechanika, melynek célkitűzése annak megállapítása, hogy egy repedést tartalmazó anyagban milyen méretű repedés terjed tovább az üzemi feszültség hatására, vagy megfordítva, az adott üzemi feszültség mellett milyen repedés engedhető még meg. A törésmechanika tudományága egészen más anyagjellemzőket igényel, mint a hagyományos méretezés. A szerkezeti anyagok szilárdságnövelése és a törésmechanika ugrásszerű fejlődése tette lehetővé többek között azt, hogy a 200 000—350 000 tonnás olajszállító tankhajókat ilyen nagy szilárdságú acélból lehessen építeni. Igen sok hegesztett szerkezet, pl. egy közúti híd igénybevétele állandóan ismétlődik, tehát a szerkezet kifáradásra van igénybevéve. A fáradás során a törésig elviselt vagy elviselhető igénybevételek száma rendkívül nagy szóródást mutat még a nem hegesztett szerkezeti anyagoknál is. Ez a szóródás különösen nagy a hegesztett kötéseknél, ahol a kivitel minősége ezt a szóródást méginkább befolyásolja. Egyöntetű hegesztett kötés A hegesztett szerkezetek tervezésénél tehát az egyik út az alapanyag szilárdságának növelése és a ridegtörésre való méretezés. Az ismételt igénybevételnek kitett szerkezeteknél viszont az alapvető fejlődési irány nem az alapanyag szilárdságának növelése, hanem az egyöntetű, homogén minőségű hegesztett kötés előállítása. Az anyag, a méretezés és az anyagvizsgálat terén itt röviden vázolt fejlődéssel párhuzamosan ugrásszerű fejlődésen mentek át a hegesztési technológiák is. A hegesztés automatizálása akkor oldódott meg, amikor az automatákkal már nem a kézi ívhegesztés műveleteit, tehát az emberi kéz mozgását igyekeztek utánozni, hanem az automatizálást az ív fizikai tulajdonságain alapuló vezérlésekre alapozták. A kézi ívhegesztésnél évtizedeken át használt és ma is használatban levő elektródokban az áramsűrűsége, néhány amper, mm- nagyságrendben mozog. Ilyen áramsűrűség esetén az ívfeszültség — íváram összefüggés görbevonalú, ami az automatikus vezérlést megnehezíti. Nagy áramsűrűségek esetén az ívben folyó áram és a feszültség összefüggése egyenesvonalú, amelyre lényegesen könnyebb automatikus vezérlést szerkeszteni. Mint érdekesség említendő meg, hogy a nagy áramsűrűségű ív fizikája (Beck, 1912) közel 40 éve ismert volt, amikor műszaki alkalmazása elterjedt. A mai korszerű automaták és félautomaták (védőgázas hegesztések, fedőpor alatti hegesztések, a kijevi Paton Intézetben kidolgozott salakhegesztés) termelékenysége 5—30-szorosa a hagyományos kézi ívhegesztésnek. Az automata és félautomata ömlesztő hegesztéseknek mintegy 30—40 különböző válfaja fejlődött ki, amelyekhez hozzájárult még egy sor, a Joule-hen alapuló hegesztési technológia: ellenállás-hegesztés, ponthegesztés, vonalhegesztés legkülönbözőbb válfajai, amelyeket az utóbbi időkben az elektronsugaras hegesztés, a plazmahegesztés és egy sor újabb technológiai eljárás egészít ki. Az egyes eljárások részletezése helyett azt lehet mondani, hogy ma bármely anyagot bármely anyaggal össze lehet hegeszteni, csak a technológiát kell megfelelően megválasztani. Mint szélsőséges példát említem, hogy egy oxidkerámiát is össze lehet egy fémmel hegeszteni, ha arra szükség van A korszerű hegesztések nemcsak a ma már hagyományosnak tekinthető hegesztett szerkezetek szerkesztésére hatottak vissza, hanem új utakat nyitottak a gépszerkesztés számos területén. Egyedi öntvénydarabok helyett egyre jobban terjed a hegesztett szerkezet használata (pl. gépállványok), de befolyásolja a korszerű hegesztés a kovácsdarabok szerkesztését is, mert a bonyolult alakú darabokat érdemes több, egyszerű darabra bontani, és az egyes darabokat összehegeszteni. A hegesztés fő fejlődési irányai tehát röviden a következők : — A felhasznált szerkezeti anyagok szilárdsága tovább nő, illetve egyre jobban terjednek a nagy szilárdságú szerkezeti anyagok — Ezzel párhuzamosan tovább "fejlődtek a mechanikai anyagvizsgálatok mind a hagyományos szilárdsági vizsgálatok, mind a ridegtörési vizsgálatok, mind pedig a törésmechanika mérőszámait szolgáltató vizsgálatok. Tovább fejlődik és egyre általánosabb a roncsolásmentes anyagvizsgálatok alkalmazása. Végül, de nem utolsó sorban egyre jobban fejlődnek a hegesztési technológiák, ahol a fejlődés a félautomatikus és teljesen automatikus hegesztésen túlmenően ma már a nagy sorozatgyártásnál a célgépesítés irányába megy. A vázlatos gondolatmenetből is világos, hogy míg az 1930-as évek hegesztő szakemberének egy, vagy két fajta hegesztési technológiát kellett ismernie, a szerkesztés területén kb. ugyanazt kellett ismernie, mint az átlagos mérnöknek, és az anyagvizsgálatból is csak valami kevés többlet ismeretre volt szüksége, addig a ma hegesztő mérnökének a hegesztés technológiáján és a metallurgai folyamatainak ismeretén túl, jó ismeretekkel kell rendelkeznie a hőkezelés, a mechanikai anyagvizsgálat, a roncsolásmentes anyagvizsgálat (röntgen, izotóp, ultrahang stb.), a ridegtörési vizsgálatok, sőt messzebbmenően a törésmechanika területén. Ezenfelül ismernie kell a mai korszerű hegesztőautomaták viszonylag bonyolult villamos berendezéseit, az ívfizika legújabb eredményeit, a plazma alkalmazását a hegesztéstechnológiában stb., és ezenkívül még a hegesztő technológusnak is tisztában kell lennie a hegesztett szerkezetek tervezésének alapfogalmaival, mint ahogy megfordítva, a szerkesztőnek is korszerű ismeretekkel kell rendelkeznie a hegesztéstechnológia és anyagvizsgálat felsorolt területein. Nemzetközi hegesztéstechnikai szervezet Amikor tehát ma hegesztésről van szó, az alatt egy a hegesztéssel szorosan kapcsolódó tudományterületről is szó van. Ezt felismerve, alapították meg 1948-ban a Nemzetközi Hegesztéstechnikai Szövetséget, International Institute of Welding-IIW. Az IIW munkáját 16 szekcióban végzi, amelyek közül csak példaként említem meg, hogy külön szekció foglalkozik a kézi ívhegesztéssel, egy másik a félautomata és automata hegesztésekkel, egy külön szekció a ridegtöréssel, ismét egy másik a roncsolásmentes anyagvizsgálattal stb. Az egyes szekciókban a 36 tagállam legjobb szakemberei vesznek részt. Az IIW működése lényegesen eltér a szokványos nemzetközi kongresszusoktól. Évente egyszer tartja a szervezet az éves közgyűlését, melynek programján az egyes szekciókban, tartott előadások, munkabizottságok jelentései szerepelnek. Az egyes szekciók az előzetesen írásban benyújtott előadást, vagy munkabizottsági jelentést nem csupán megvitatják és kiegészítik, hanem egyben minősítik is. Az olyan dokumentumokat, amelyre a jelenlevő szakemberek úgy találják, hogy az a kor tudományos ismereteinek megfelelően helyes és általánosságban használható, megkülönböztető jelzéssel és az NW jelvénnyel ellátva adják ki, míg más dokumentumokat esetleg elvileg helyesnek találnak, de nem eléggé érettnek ahhoz, hogy általános használatra javasolják. Ezek szerint a hegesztéstechnika és a kapcsolt tudományágak területén működő szakemberek a legkorszerűbb ismeretanyagot akkor tudják megszerezni, ha az IW ilyen módon hitelesített és jóváhagyott dokumentumaira támaszkodnak. A legaktuálisabb problémák kidolgozására az IIW nemzetközi munkabizottságokat szervez, így pl. évekig működött egy nemzetközi munkabizottság, melyhez minden tagállam beküldötte azokat a ridegtörési eseteket, amelyek az illető államban előfordultak. A törési esetek leírása, az anyagvizsgálati adatok egybevetése és gondos elemzése alapján készített az NW egy korrelációs összefüggést a gyakorlatban előfordult ridegtörések és a V-bemetszésű Charpy próbatesten mért ütőmunka érték között. Ezen munka eredményeképpen lett általánosan elfogadott az, hogy az alapanyag ridegtörés szempontjából akkor megfelelő, ha a szerkezet üzemi hőmérsékletén mért ütőmunlkája legalább 3,5 mkp/cm2. A felsorolt példán kívül az IIW munkabizottságai számos más területen dolgoztak és dolgoznak. A Gépipari Tudományos Egyesület felismerve az IIW-ben folyó munka fontosságát, 1961-ben kérte Magyarország felvételét, ami 1962-ben meg is történt. Az IIW munkájában való magyar részvételnek nagyon nagy lendületet adott az, hogy a Kohó- és Gépipari Minisztérium a Gépipari Technológiai Intézetben megalapította az IIW Magyar Nemzeti Bizottságának Titkárságát, amely a nemzetközi szervezetben való részvételünkből folyó feladatokon kívül igyekszik a magyar szakembereket az IIW-ből származó értékes információs anyagokkal ellátni. Az IIW fennállása óta először Budapesten tartja évi közgyűlését 1974. július 14—21. között. Ezzel alkalom nyílik arra, hogy az évi közgyűlés munkájában a magyar szakemberek jelentős létszámban vegyenek részt. DR. GILLEMOT LÁSZLÓ akadémikus, egyetemi tanár A hegesztés újabb fejlődési irányai , se Az édesipar sajnos mindig azok közé az ágazatok közé tartozott, amelyeknek nem nagyon jutott a beruházási keretekből, s így nem lehet csodálkozni azon, hogy a gépeknek mintegy a fele ma is elavultnak mondható, noha éppen a legutóbbi időben volt valami javulás. Se ember, se gép Az édesipar — különösen Budapesten — igen nagy munkaerőproblémákkal küzd, s már a második műszakban is a gépek egy része kihasználatlan. A már ismert gondokon túl a nehézségeket fokozza, hogy az élelmiszeriparban a munkások bérszínvonala itt a legalacsonyabb, s az igazat megvallva gondot okoz az is, hogy a munkások nagy része fiatal nő. A mintegy 9000 munkásból 3700 a 30 éven aluli, s így nem lehet csodálkozni azon, hogy állandóan mintegy 1000 körül mozog a szülési vagy gyermekgondozási szabadságon lévők száma. Ez pedig a teljes létszámnak több mint 10 százaléka, s ezt olyan nehéz munkaerőhelyzetben, mint amilyen a mai, szinte lehetetlen pótolni. Ha nincs elegendő munkaerő, s különösen ha arra a közeljövőben sem lehet számítani, akkor az eddiginél termelékenyebb gépeket kell beállítani. Ez olyan alapvető igazság, amit igazán tud mindenki. A kérdés csak az, hogy miből. Van-e a gyárnak gépvásárlásra elegendő fejlesztési alapja? Az édesipar esetében nincsen, tehát nem nagyon lehet arra számítani, hogy a feltétlenül szükséges rekonstrukciót saját erejéből meg tudja valósítani. Ez a tény szomorú, de tény, mint ahogy az is realitás, hogy a fogyasztói igények évi 5-7 édesipar százalékkal növekednek, és ezt mindenképpen ki kell elégíteni. Az édesipar vezetői örömmel látják, hogy az iparág nehéz helyzetét jóakaratúan mérlegelik azok, akik segíthetnek, s ezért nagyon remélik, hogy a következő ötéves tervidőszakban hozzákezdhetnek ahhoz a rekonstrukcióhoz, amire véleményük szerint mindenképpen szükség van. Készlet és ellátás Egy kicsit az előbbi témához tartoznak a készletezés és a biztonságos ellátás ellentmondásai. Mivel — mint ahogy elmondottuk — a kapacitásokat teljes mértékben kihasználni nem lehet, a Magyar Édesipar egyre inkább a folyamatos termelésre tér át Igen ám, csakhogy a folyamatos termelés ebben az esetben azt jelenti, hogy tárolják az árut azokra az időszakokra, amikor köztudomásúan nagyobb a kereslet az édesipari termékek iránt (karácsony, húsvét stb.). Közismert viszont, hogy a pénzügyi szervek a raktárkészletek növekedését nem látják szívesen, s ezt ismét az a fejlesztési alap sínyli meg, amelyre pedig az iparágnak nagy szüksége volna ahhoz, hogy afejlesztést a kívánt ütemben tudja biztosítani. A vállalat tehát vagy fizeti a büntetést, vagy nem tudja kielégíteni a közönség egyre növekvő igényeit Ezt a dilemmát bizony nem könnyű eldönteni. Az árak és a választék Ami az árakat illeti, noha a termékek közel 50 százaléka szabadáras, mégis a gyakorlatban csak elvétve találkozunk áremelkedéssel. Nagyobb áremelések fedezésére a vállalat állami támogatást kap. Ugyanakkor közismert, hogy az alapanyagok ára, de főleg a korszerű csomagolóanyagok ára gyorsan nő. Ezt a különbséget eddig a vállalat igyekezett saját nyereségéből kiegyenlíteni, a baj csak az, hogy egy jelentősebb fejlesztés akkora árváltozást követelne, hogy a differencia „lenyelését” a vállalat már nem bírná el. Azt persze senki nem akarja ajánlani, hogy az árakat emeljék, hiszen ehhez minden vállalat csak végső esetben folyamodik, és ez vitathatatlanul helyes. A kérdés csak az, hogy ennek a fejlesztéssel való ellentmondását fel lehet-e valahogy oldani. A jelenlegi helyzetben a külső tényezők hatására a vállalat nyeresége folyamatosan csökken, ami veszélyezteti a dolgozók, ösztönzését és a fejlesztés reális megvalósítását is. A választék nálunk vitathatatlanul rendkívül nagy. Igaz, hogy az utóbbi években mintegy 100—150 cikk gyártása megszűnt, de még így is 700 féle édesipari terméket állítunk elő, amennyit talán sehol sem gyártanak. A szakemberek véleménye szerint ezt a számot mintegy 350—100-ra lehet csökkenteni úgy, hogy az ellátás színvonala ne szenvedjen kárt. Lehet, hogy néhány nagyon speciális kívánságnak így nem tudnak eleget tenni, a többi cikkekből viszont az ellátás folyamatosabb volna. Nem szabad megfeledkezni aról sem, hogy a legjobb édességboltok sem tudnak 80—100 féle cikknél többet tartani. Ez a csökkentett termékválaszték tehát az érdekeltek véleménye szerint még mindig kielégítő lenne. Mindezeket a terveket azonban csak akkor lehet valóra váltani, ha az iparág a korszerű gyártóvonalakhoz korszerű csomagológépeket kap. Az erre vonatkozó tervek elkészültek, s reméljük, hogy a szükséges támogatás sem marad el. MŰSZAKI ÉLET 3