Zaostalo naprezanje pri zavarivanju odnosi se na unutarnje naprezanje koje nastaje u zavarenim konstrukcijama zbog ograničene toplinske deformacije tijekom procesa zavarivanja. Osobito, tijekom taljenja, skrućivanja i skupljanja metala zavara pri hlađenju, generira se značajno toplinsko naprezanje zbog ograničenja, što ga čini primarnom komponentom zaostalog naprezanja. Nasuprot tome, unutarnje naprezanje koje proizlazi iz promjena u metalografskoj strukturi tijekom procesa hlađenja je sekundarna komponenta zaostalog naprezanja. Što je krutost konstrukcije veća i stupanj ograničenja veći, to je zaostalo naprezanje veće, a samim time i značajniji njegov utjecaj na nosivost konstrukcije. Ovaj članak uglavnom govori o utjecaju zaostalog naprezanja pri zavarivanju na konstrukcije.
Utjecaj zaostalog naprezanja pri zavarivanju na konstrukcije ili komponente
Zaostalo naprezanje pri zavarivanju je početno naprezanje prisutno na poprečnom presjeku komponente čak i prije nego što podnese bilo kakvo vanjsko opterećenje. Tijekom životnog vijeka komponente, ta zaostala naprezanja kombiniraju se s radnim naprezanjima uzrokovanim vanjskim opterećenjima, što dovodi do sekundarne deformacije i preraspodjele zaostalog naprezanja. Ovo ne samo da smanjuje krutost i stabilnost konstrukcije, već također, pod kombiniranim učincima temperature i okoline, značajno utječe na čvrstoću konstrukcije na zamor, otpornost na krti lom, otpornost na pucanje od korozije pod naponom i pucanje od puzanja pri visokim temperaturama.
Utjecaj na strukturnu krutost
Kada kombinirano naprezanje od vanjskih opterećenja i zaostalo naprezanje u određenom području konstrukcije dosegne granicu tečenja, materijal u tom području će doživjeti lokaliziranu plastičnu deformaciju i izgubiti sposobnost podnošenja daljnjih opterećenja, uzrokujući smanjenje efektivnog poprečnog presjeka površine i, posljedično, krutosti konstrukcije. Na primjer, u konstrukcijama s uzdužnim i poprečnim zavarima (kao što su zavari rebrastih ploča na I-gredama) ili onima koje su podvrgnute plamenom ravnanju, značajno zaostalo vlačno naprezanje može se stvoriti u većim poprečnim presjecima. Iako raspon distribucije ovih naprezanja duž duljine komponente možda nije velik, njihov utjecaj na krutost može biti znatan. Osobito za zavarene grede podvrgnute opsežnom plamenom ravnanju, može doći do primjetnog smanjenja krutosti tijekom opterećenja i smanjenog odskoka tijekom rasterećenja, što se ne može zanemariti za konstrukcije s visokim zahtjevima za točnost dimenzija i stabilnost.
Utjecaj na čvrstoću statičkog opterećenja
Za krhke materijale, koji se ne mogu podvrgnuti plastičnoj deformaciji, naprezanje unutar komponente ne može se ravnomjerno rasporediti kako se vanjska sila povećava. Vrhovi naprezanja nastavit će rasti sve dok ne dosegnu granicu popuštanja materijala, uzrokujući lokalizirani kvar i na kraju dovodeći do loma cijele komponente. Prisutnost zaostalog naprezanja u krhkim materijalima smanjuje njihovu nosivost, što dovodi do lomova. Za duktilne materijale, postojanje troosnog vlačnog zaostalog naprezanja u okolinama s niskom temperaturom može spriječiti pojavu plastične deformacije, čime se značajno smanjuje nosivost komponente.
Zaključno, zaostalo naprezanje pri zavarivanju ima značajan utjecaj na performanse konstrukcija. Razumni dizajn i kontrola procesa mogu smanjiti zaostalo naprezanje, čime se povećava pouzdanost i trajnost zavarenih konstrukcija.
Vrijeme objave: 1. kolovoza 2024
