Wat is vermoeidheid in gelast staal?

Vermoeidheid veroorzaakt meer dan 90 procent van de storingen in technische componenten met gelaste stalen onderdelen. Vermoeidheid op stationaire apparatuur is een grote zorg, maar het is van cruciaal belang bij mobiele apparatuur, die onvoorspelbare belastingen ondergaan, waardoor ze vatbaar zijn voor vermoeidheidsstoringen.

Wat is vermoeidheid?

Vermoeiing op gelast staal treedt op wanneer u een belasting van onvoldoende omvang herhaaldelijk verwijdert en opnieuw aanbrengt in een enkele toepassing. Wanneer de belasting een bepaalde drempel overschrijdt, ontstaan ​​er microscopische scheurtjes in het staal, die geleidelijk een kritieke omvang bereiken en zich onverwacht voortplanten, waardoor structurele defecten ontstaan. Verschillende factoren, zoals gebrek aan versmelting, vorm en gebrek aan penetratie, beïnvloeden de vermoeiingslevensduur van een constructie. In gelast staal vormen ontwerpfouten ideale locaties voor scheurvorming. Over het algemeen gebeurt vermoeidheidsfalen snel, met een niet-bestaande initiatiefase.

Wat is vermoeidheidsleven?

De term vermoeiingslevensduur in engineering verwijst naar het aantal spanningscycli dat gelast staal kan doorstaan ​​voordat er een structurele storing optreedt. Bij het omgaan met staal werken ingenieurs altijd met een theoretische waarde voor de spanningsgrootte, waaronder het staal optimaal presteert, ongeacht het aantal spanningscycli.

Ingenieurs die de vermoeiingslevensduur van gelast staal testen, richten zich op vervormingen, interne defecten, de lastechniek en spanningsconcentratie bij de lasnaad.

Bij het identificeren van storingen in gelaste stalen constructies en apparatuur zijn er twee veelvoorkomende soorten storingen:

1. Statische storing – Statische storing begint met een duidelijke plastische vervorming die u gemakkelijk kunt detecteren en op de juiste manier kunt repareren. Statische storingen veroorzaken zelden plotselinge en catastrofale ongelukken.
2. Vermoeiingsbreuk – Vermoeidheidsbreuk begint vaak met microscopische scheurtjes die geleidelijk groter worden, waardoor de belastbaarheid van een gebied afneemt. Het niet vroegtijdig opsporen van de scheuren leidt vaak tot plotselinge catastrofale structurele en apparatuurstoringen.

Vermoeidheid in gelast staal

In de afgelopen decennia hebben ingenieurs veel tijd besteed aan onderzoek naar vermoeiingsbreuken in gelast staal, terwijl ze tijd en energie hebben geïnvesteerd in de ontwikkeling van een systeem waarmee ze de levensduur kunnen voorspellen en het aantal structurele storingen kunnen verminderen.

Vanwege de catastrofale aard van vermoeidheidsgerelateerde storingen, zijn er verschillende niet-destructieve technieken die ingenieurs gebruiken voor het inspecteren en testen op vermoeidheidssporen, bijvoorbeeld visuele inspecties en onder andere ultrasone beeldvorming. Grote successen om catastrofes als gevolg van vermoeidheid te helpen voorkomen, richten zich echter op lastechnieken die vermoeidheidsproblemen bij het ontwerp en het maken van een las aanpakken.

Technieken voor lasverbetering

Lassen vermindert inherent de vermoeiingslevensduur van stalen onderdelen en constructies, wat een continue ontwerpuitdaging vormt. Er zijn verschillende technieken die ontwerpers en ingenieurs gebruiken om de vermoeiingslevensduur en sterkte van gelast staal te vergroten en vervolgens vermoeiingsgerelateerde structurele storingen te verminderen. Ze omvatten:

Technieken voor het slijpen van lasneuzen

Een braammolen maakt gebruik van een snelle pneumatische molen die beweegt met een snelheid van maximaal 40.000 tpm. Braamslijpen verwijdert oppervlaktedefecten en mengt het lasmetaal met de grondplaat, waardoor de las een vorm krijgt die de lokale spanningsconcentratie vermindert. Het proces richt zich op het verwijderen van defecten en ondersnijdingen van de gelaste teen.

Een schijfslijpmachine wijzigt de vorm van de las door insluitsels en ondersnijdingen te verwijderen. In vergelijking met de braammolen is hij sneller en dus kosteneffectiever, maar hij laat ook slijpsporen achter, die dienen als aanzetplaatsen voor vermoeiingsscheuren. Schijfslijpen vermindert het risico op vermoeiingsincidenten met 20 tot 50 procent, wat relatief lager is dan bij braamslijpen.

Technieken voor opnieuw smelten van lasnaden

De techniek van het opnieuw smelten van de lasnaad smelt het lasgebied tot een ondiepe diepte, wat de vermoeiingssterkte van de lasverbinding aanzienlijk verhoogt. Het hersmeltproces maakt gebruik van plasma-lasapparatuur of Tungsten Inert Gas (TIG). De belangrijkste tekortkoming van deze techniek is dat er geen inspectiecriterium is om u te helpen beoordelen of het proces bevredigend was.

Peermethodes

Het aan elkaar lassen van twee materialen creëert restspanning door de samentrekking van de las zodra deze is afgekoeld, wat de vermoeiingssterkte van het staal verzwakt. Een manier om de vermoeiingssterkte te verbeteren, is het introduceren van drukrestspanning, wat betere resultaten oplevert.

De penningtechnieken introduceren drukspanning; het is een koud werkproces dat het oppervlak raakt met een stuk gereedschap of kleine metalen balletjes waardoor plastische vervormingen ontstaan. Uiteindelijk verbetert het penningproces de vermoeiingssterkte waardoor hogere staalsterktes mogelijk zijn.

Stressverlichtingsmethoden

In tegenstelling tot de peening-methode, werken spanningsverlichtingsmethoden om de resterende trekspanning die door samentrekking wordt veroorzaakt, te verminderen. Spanningsverlichtingstechnieken zijn gericht op het verfijnen van de lasprocedure en het beheersen van temperaturen die de las vervormen.

Verschillende industrieën, fabrikanten en gereedschappen gebruiken gelast staal voor hun onderdelen. Het begrijpen van de interne factoren die bijdragen aan het falen van de apparatuur is cruciaal voor het ontwerpproces. Ontwerpers die met gelast staal werken, kunnen machines maken die vanaf het begin vermoeidheidsproblemen aanpakken. Als u een fabricage- of lasbehoefte heeft, neem dan contact op met Swanton Welding. Onze innovatieve technologie en deskundige lassers zorgen elke keer weer voor een geweldig product.