Zvyškové napätie pri zváraní sa vzťahuje na vnútorné napätie vznikajúce vo zváraných konštrukciách v dôsledku obmedzenej tepelnej deformácie počas procesu zvárania. Najmä počas tavenia, tuhnutia a zmršťovania ochladzovaním zvarového kovu vzniká značné tepelné napätie v dôsledku obmedzení, čo z neho robí primárnu zložku zvyškového napätia. Naproti tomu vnútorné napätie vznikajúce pri zmenách metalografickej štruktúry počas chladiaceho procesu je sekundárnou zložkou zvyškového napätia. Čím väčšia je tuhosť konštrukcie a čím vyšší je stupeň obmedzenia, tým väčšie je zvyškové napätie, a teda aj výraznejší vplyv na únosnosť konštrukcie. Tento článok sa zaoberá najmä vplyvom zvyškového napätia zvárania na konštrukcie.
Vplyv zvyškového napätia pri zváraní na konštrukcie alebo komponenty
Zvyškové napätie pri zváraní je počiatočné napätie prítomné na priereze komponentu ešte predtým, ako znesie akékoľvek vonkajšie zaťaženie. Počas životnosti súčiastky sa tieto zvyškové napätia spájajú s pracovnými napätiami spôsobenými vonkajším zaťažením, čo vedie k sekundárnej deformácii a redistribúcii zvyškového napätia. To nielen znižuje tuhosť a stabilitu konštrukcie, ale aj pri kombinovaných účinkoch teploty a prostredia výrazne ovplyvňuje únavovú pevnosť konštrukcie, odolnosť proti krehkému lomu, odolnosť voči koróznemu praskaniu pod napätím a praskaniu pri tečení pri vysokej teplote.
Vplyv na tuhosť konštrukcie
Keď kombinované napätie od vonkajších zaťažení a zvyškové napätie v určitej oblasti konštrukcie dosiahne medzu klzu, materiál v tejto oblasti podstúpi miestnu plastickú deformáciu a stratí svoju schopnosť znášať ďalšie zaťaženie, čo spôsobí zníženie efektívneho prierezu. plocha a následne tuhosť konštrukcie. Napríklad v konštrukciách s pozdĺžnymi a priečnymi zvarmi (ako sú zvary rebrových platní na I-nosníkoch) alebo v konštrukciách, ktoré prešli narovnávaním plameňom, môže vo väčších prierezoch vzniknúť značné zvyškové ťahové napätie. Aj keď rozsah rozloženia týchto napätí pozdĺž dĺžky komponentu nemusí byť rozsiahly, ich vplyv na tuhosť môže byť stále značný. Najmä pri zváraných nosníkoch, ktoré sú vystavené rozsiahlemu vyrovnávaniu plameňom, môže dôjsť k výraznému zníženiu tuhosti pri zaťažení a zníženiu odrazu pri odľahčení, čo nemožno prehliadnuť pri konštrukciách s vysokými požiadavkami na rozmerovú presnosť a stabilitu.
Vplyv na pevnosť statického zaťaženia
V prípade krehkých materiálov, ktoré nemôžu podliehať plastickej deformácii, nemôže byť napätie v komponente rovnomerne rozložené, keď sa vonkajšia sila zvyšuje. Vrcholy napätia budú naďalej narastať, kým nedosiahnu medzu prieťažnosti materiálu, čo spôsobí lokalizované zlyhanie a nakoniec povedie k prasknutiu celého komponentu. Prítomnosť zvyškového napätia v krehkých materiáloch znižuje ich nosnosť, čo vedie k lomom. Pri tvárnych materiáloch môže existencia trojosového zvyškového napätia v ťahu v nízkoteplotnom prostredí brániť vzniku plastickej deformácie, čím sa výrazne znižuje nosnosť súčiastky.
Záverom, zvyškové napätie pri zváraní má významný vplyv na výkonnosť konštrukcií. Rozumná konštrukcia a riadenie procesu môžu znížiť zvyškové napätie, čím sa zvýši spoľahlivosť a životnosť zváraných konštrukcií.
Čas uverejnenia: 1. august 2024
