Co to jest naprężenie spawalnicze?
Podczas procesu spawania wzrost lokalnej temperatury powoduje rozszerzalność cieplną w obszarze spoiny, ale rozszerzalność ta jest ograniczana przez otaczające chłodniejsze obszary i nie może się swobodnie rozciągać. Następnie, podczas procesu chłodzenia, te ograniczone obszary kurczą się i odkształcają, powodując naprężenia szczątkowe w spoinie i wokół niej. To naprężenie szczątkowe powstaje w wyniku mechanicznej niezgodności pomiędzy obszarem spoiny a obszarem, na który nie wpływa ciepło. Zjawisko to zwykle tłumaczy się „odkształceniem nieodłącznym”, co pomaga analizować i przewidywać naprężenia i odkształcenia po spawaniu.
Skutki stresu
Po pierwsze, naprężenia spawalnicze często powodują deformację konstrukcji.
Ze względu na wysoką temperaturę w obszarze spawania, gruba płyta nagrzewa się nierównomiernie, a podczas chłodzenia łatwo powstają odkształcenia, takie jak zginanie i skręcanie. Odkształcenie to nie tylko wpływa na dokładność wymiarową i wygląd produktu, ale także zwiększa trudność późniejszego montażu, ponieważ nieregularne kształty często wymagają dodatkowych procesów korekcyjnych.
Po drugie, obecność naprężeń spawalniczych może prowadzić do zmniejszenia wytrzymałości materiału.
W spoinie i obszarze w pobliżu spoiny naprężenia spawalnicze będą wpływać na wewnętrzną strukturę materiału, osłabiając jego nośność. Problem ten jest szczególnie widoczny w konstrukcjach poddawanych obciążeniom dynamicznym lub w trudnych warunkach, ponieważ w przypadku spadku wytrzymałości materiału pęknięcia są bardziej podatne na rozszerzanie się, a nawet powodują ogólną awarię konstrukcji. Nie tylko wpływa to na trwałość konstrukcji, ale także stwarza większe zagrożenie dla bezpieczeństwa.
Ponadto naprężenia spawalnicze mogą również powodować pęknięcia w obszarze złącza spawanego.
Ze względu na dużą koncentrację naprężeń podczas spawania grubych blach, w pobliżu spoiny mogą pojawiać się pęknięcia na gorąco i na zimno. Pęknięcia gorące powstają zwykle w trakcie spawania lub bezpośrednio po nim, głównie na skutek szybkiego stygnięcia metalu w miejscu spawania, natomiast pęknięcia zimne mogą pojawić się jakiś czas po zakończeniu spawania. Pęknięcia te znacznie osłabią integralność i niezawodność konstrukcji, zwiększą ryzyko awarii, a nawet mogą spowodować nagłe pęknięcia w kluczowych obszarach.
Jak wyeliminować naprężenia spawalnicze spawanych części
Użyj młotkowania
Ma to na celu kontrolowanie naprężenia szczątkowego. W tym przypadku naprężenia szczątkowe spawania powstają, gdy spoina stygnie i kurczy się. Dlatego też uderzenie małego młotka w spoinę i otaczającą powierzchnię podczas spawania może rozszerzyć metal i zmniejszyć generowane naprężenia.
Użyj wibracji
Ma to na celu eliminację powstającego stresu. Gdy obciążenie elementu osiągnie określoną wartość i po kilku cyklach obciążenia, można zmniejszyć naprężenia w konstrukcji. A ta metoda wymaga stosunkowo prostych kosztów, krótkiego czasu i stosunkowo niskich kosztów.
Podgrzej strefę redukcji naprężeń
Ma to na celu eliminację powstającego stresu. Oznacza to, że podczas procesu spawania, utrudniając nagrzewanie pozycji rozszerzania strefy spawania, można ją rozszerzać i rozszerzać, aby osiągnąć cel wyeliminowania naprężeń spawalniczych. Należy jednak wybrać odpowiednią pozycję grzania.
Zmniejsz lokalną sztywność komponentu
Ma na celu kontrolę naprężeń spawalniczych. Podczas spawania sztywność stanowiska spawania można odpowiednio zmniejszyć poprzez zastosowanie profesjonalnych środków procesowych eliminujących powstające naprężenia.
Metoda podgrzewania
Ma to na celu osiągnięcie celu polegającego na redukcji stresu. Różnica temperatur na elemencie jest stosunkowo duża, co powoduje większe naprężenia, dlatego można przeprowadzić podgrzewanie wstępne, aby kontrolować różnicę temperatur, co oznacza zmniejszenie naprężeń spawalniczych.
Odpuszczanie w wysokiej temperaturze
Ma na celu zmniejszenie lub wyeliminowanie stresu. Naprężenie szczątkowe elementu może być co najwyżej takie samo jak granica plastyczności materiału, a granica plastyczności metalu będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem temperatury, to znaczy zwiększenie temperatury może zmniejszyć naprężenie.
