Az Steel az erősségéről és tartósságáról híres, így az építés, a gyártás és a mérnöki munka kapcsa. Amikor az acéldarabokat hegesztéssel csatlakoztatják, kritikus kérdés merül fel: "A hegesztés ugyanolyan erős, mint az acél?" A válasz több tényezőtől függ, beleértve a hegesztési folyamatot, a töltőanyagot, az ízületi kialakítást és a hegesztés minőségét. Ideális körülmények között egy kút - végrehajtott hegesztés megegyezik vagy akár meghaladhatja az alap acél szilárdságát. A technika vagy az anyagválasztás hibái azonban a hegesztést gyengébbek hagyhatják, mint az acél.
Hogyan érik el a hegesztések az acélhoz hasonló szilárdságot
A hegesztés ereje abból fakad, hogy képes -e egy fémkohászati kötést létrehozni az alap acéllel. A hegesztés során az alapfémet és a töltőanyagot (ha használják) egy olvadt állapotba melegítik, lehetővé téve, hogy atomjaik összekeveredjenek az ízületben. Amint a hegesztés lehűl, ez a keverék szilárd, egységes szerkezetet képez, ahol a hegesztés és az alap acél közötti határ szinte megkülönböztethetetlenné válik molekuláris szinten. Ha helyesen hajtják végre, ez a kötés egyenletesen oszlik meg a stresszt az ízületen, ugyanúgy, mint egyetlen acéldarabon.
A töltőanyagok kulcsszerepet játszanak az acél szilárdságának megfelelően. A hegesztők kiválasztják a töltőfémeket (például az E7018 Electrodes -t az enyhe acélhoz), amelynek célja az alap acél szakítószilárdságának megfelelése. Az enyhe acél szakítószilárdsága 60 000–80 000 psi (font / négyzet hüvelyk), és az E7018 töltőfémet úgy alakítják ki, hogy 70 000 psi - hatékonyan megfeleljen az alapanyagnak. A magas - szilárdsági acélhoz (pl. 100 000 psi szakítószilárdság) a speciális töltőanyagokat, például az E11018-G-t használják annak biztosítása érdekében, hogy a hegesztés az acél teljesítményével lépést tartson.
A közös tervezés azt is befolyásolja, hogy a hegesztés megfelel -e az acél szilárdságának. Egy megfelelően megtervezett ízület -, például egy teljes - behatoló tompa hegesztés (ahol a hegesztés behatol az acél teljes vastagságába) - maximalizálja a hegesztési érintkezési területet az alapfémkel. Ez lehetővé teszi, hogy a hegesztés egyenletesen megossza a terhelést a környező acélral. Például egy teljes - penetráció hegesztése egy ½ - hüvelyk vastag, enyhe acéllemezen, megfelelő töltőanyag segítségével, általában meghibásodik az alap acélban (nem a hegesztés), ha szélsőséges erőnek vannak kitéve - A tiszta jel, a hegesztés olyan erős, mint maga az acél.
Ha a hegesztések gyengébbek lehetnek, mint az acélnál
Potenciáljuk ellenére a hegesztések elmaradhatnak az acél erősségétől az elkerülhető vagy elkerülhetetlen tényezők miatt:
Hegesztési hibák
A hegesztés hibái a csökkentett erő elsődleges oka. A porozitás (a hegesztésbe csapdába esett apró gázbuborékok) gyenge foltokat hoznak létre, ahol a stressz koncentrálhat, csökkentve a hegesztés szakítószilárdságát. Az 5% -os porozitású hegesztés elveszítheti a tervezett szilárdság 10–15% -át. Hiányos fúzió -, ahol a hegesztés nem teljes mértékben kötődik az alap acélhoz - A repedésekhez hasonló hiányosságokat hagy, így a hegesztés hajlamos a terhelés alatti törésre. Hasonlóképpen, az alsó rész (a hegesztési szélek mentén hornyok) csökkenti az ízület - szekcionált területét, gyengítve azt a megszakítatlan acélhoz képest.
Heat - érintett zóna (HAZ) problémák
A hegesztés hője megváltoztatja az acél mikroszerkezetét a hegesztés közelében, hőt képezve - érintett zóna (HAZ). Egyes acélokban - különösen magas - szén vagy ötvözött acélok - A hegesztés utáni gyors hűtés a HAZ törékenyé teheti. Ez a törékenység csökkenti a HAZ -képességet a feszültség elnyelésére, ami miatt az ízület meghibásodik ezen a területen, még akkor is, ha maga a hegesztés erős. Például, a hegesztés magas - szilárdság alacsony - ötvözet (HSLA) acél megfelelő előmelegítés vagy posta - hegesztési hőkezelés nélkül a HAZ -t gyengébbé teheti, mint a hegesztés és az alap acél.
Nem megfelelő anyagok
Az alap acélnál alacsonyabb szilárdságú töltőanyag használata garantálja a gyengébb hegesztést. Ha az enyhe acél (60 000 psi) hegesztve van egy alacsony - szilárdsági acélhoz (40 000 psi) tervezett töltőanyaggal, akkor a hegesztés a bázisfém előtt meghibásodik. Hasonlóképpen, a különféle acélok hegesztése (pl. Enyhe acél és rozsdamentes acél) kompatibilis töltőanyag nélkül törékeny intermetall -vegyületeket hozhat létre a hegesztésben, csökkentve az erősségét mindkét alapanyag alatt.
Rossz közös tervezés
A rosszul megtervezett ízület még a legjobb hegesztést is aláássa. Például egy kis lábhosszú filé hegesztése kisebb keresztre - szekcionális terület, mint az alap acél, korlátozva annak terhelését - csapágykapacitással. A vékony acél hegesztése olyan ízületgel, amely - stresszkoncentrációt hoz létre, például egy éles sarok -, a hegesztés feszültség alatt meghibásodhat, még akkor is, ha maga a hegesztési fém erős.
Tesztelés a hegesztés és az acél szilárdságának összehasonlításához
Annak meghatározására, hogy a hegesztés megegyezik -e az acélszilárdsággal, a mérnökök szakítóvizsgálatot végeznek. A hegesztett ízület egy mintáját egy gépen húzzuk el, és a megszakításhoz szükséges erőt mérik. Ha a minta megszakad az alap acélban (nem a hegesztés vagy a HAZ), akkor a hegesztést megerősítik, hogy olyan erős, mint az acél. Ha a hegesztésben vagy a HAZ -ban megszakad, a hegesztés gyengébb, és a folyamat beállítására van szükség.
Például egy megfelelően hegesztett, enyhe acélízület szakítóvizsgálata általában olyan töréserőt mutat, amely megegyezik az azonos méretű szilárd acél rudakkal. Ez megerősíti, hogy a hegesztés elérte a "szülői fémszilárdságot" - ipari terminológiát egy olyan erős hegesztéshez, mint az alap acél.
Real - Világpéldák a hegesztési erőre
A szerkezeti alkalmazásokban, például a hídágyak vagy az építési kereteknél a hegesztést úgy tervezték, hogy megfeleljen az acélgerendák szilárdságának. Ezekben a szerkezetekben hegesztett ízületek szigorú tesztelésen mennek keresztül, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy ellenállnak -e ugyanolyan terheléseknek, mint maga az acél. Hasonlóképpen, az autóipari gyártás során az alváz alkatrészeiben a hegesztést úgy tervezték, hogy olyan erős legyen, mint az acélkeret, biztosítva, hogy a jármű megőrizze az ütközések szerkezeti integritását.
Ezzel szemben a hegesztések alacsony - stressz alkalmazásokban -, például dekoratív fémmunka - nem kell, hogy megfeleljen az acél szilárdságának. Például egy acélkorlátot tartó hegesztésnek csak a könnyű terheléseket kell támogatnia, így a kisebb gyengeségek elfogadhatók.
Következtetés
A hegesztés ugyanolyan erős lehet, mint az acél, de ez a gondos végrehajtástól függ. A kút - tervezett ízületi, illesztett töltőanyag, megfelelő hegesztési technika és a figyelmeztetés a - hegesztési kezeléshez (például az ötvözött acélok hőkezelése) lehetővé teszi, hogy ugyanolyan szilárdságot érjenek el, mint az alap acél. A hibák, az anyagi eltérések vagy a rossz folyamatvezérlés azonban a hegesztés gyengébbé válik.
A kritikus alkalmazásokban, ahol a biztonság és a tartósság kiemelkedő fontosságú, a hegesztéseket szigorúan tesztelik annak biztosítása érdekében, hogy azok megfeleljenek vagy meghaladják az acél szilárdságát. A leggyakrabban gyakorlati célokra, a megfelelő képzéssel és a szabványok betartásával, a hegesztők megbízhatóan megfelelnek az acél szilárdságának, amelyhez csatlakoznak a -, így a hegesztés megbízható módszert jelent az acélszerkezetek erős, állandó kapcsolatok létrehozására.
