Wärmewirkungen Des Schweißens: Temperaturfeld, Eigenspannungen, Verzug

ISBN-13: 9783540186953 / Niemiecki / Miękka / 1988 / 265 str.

Dieter Radaj

Opis

Ausgehend von den beim Schwei~en auftretenden Temperaturfeldern werden Gef}ge{nderungen, Eigenspannungen und Verzug dargestellt, die zugeh]rigen Berechnungs- und Me~verfahren erl{utert, die Ma~nahmen zur Verminderung der Eigenspannungen und des Verzuges er]rtert und die Festigkeitsauswirkungen betrachtet.

Spis treści

1 Einführung.- 1.1 Phänomene, Begriffe, Einflußgrößen.- 1.2 Entstehung, Veränderung, Beseitigung von Schweißeigenspannungen.- 1.3 Arten von Schweißeigenspannungsfeldern.- 1.4 Arten von Schweißformänderungen.- 1.5 Fachbuchhinweise und Darstellungsgesichtspunkte.- 2 Temperaturfelder beim Schweißen.- 2.1 Grundlagen.- 2.1.1 Schweißwärmequellen.- 2.1.1.1 Bedeutung des Schweißtemperaturfeldes.- 2.1.1.2 Arten von Schweißwärmequellen.- 2.1.1.3 Leistung der Schweißwärmequellen.- 2.1.2 Wärmeausbreitungsgesetze.- 2.1.2.1 Wärmeleitungsgesetz.- 2.1.2.2 Wärmeübergangsgesetz.- 2.1.2.3 Wärmestrahlungsgesetz.- 2.1.2.4 Feldgleichung der Wärmeleitung.- 2.1.2.5 Anfangs- und Randbedingungen.- 2.1.2.6 Thermische Werkstoffkennwerte.- 2.1.3 Modellvereinfachungen zur Geometrie und Wärmeführung.- 2.1.3.1 Notwendigkeit der Vereinfachungen.- 2.1.3.2 Vereinfachungen der Geometrie.- 2.1.3.3 Räumliche Vereinfachungen der Wärmequelle.- 2.1.3.4 Zeitliche Vereinfachungen der Wärmequelle.- 2.1.3.5 Anwenderfragen an Schweißtemperaturfelder.- 2.1.3.6 Numerische Lösung und experimentelle Kontrolle.- 2.2 Globale Temperaturfelder.- 2.2.1 Momentane stillstehende Quellen.- 2.2.1.1 Momentane Punktquelle auf Halbkörper.- 2.2.1.2 Momentane Linienquelle in Scheibe.- 2.2.1.3 Momentane Flächenquelle im Stab.- 2.2.2 Kontinuierliche stillstehende und wandernde Quellen.- 2.2.2.1 Wandernde Punktquelle auf Halbkörper.- 2.2.2.2 Wandernde Linienquelle in Scheibe.- 2.2.2.3 Wandernde Flächenquelle im Stab.- 2.2.3 Normalverteilte Quellen.- 2.2.3.1 Stillstehende und wandernde Kreisquelle auf Halbkörper.- 2.2.3.2 Stillstehende und wandernde Kreisquelle in Scheibe.- 2.2.3.3 Stillstehende Streifenquelle in Scheibe.- 2.2.4 Schnellwandernde Hochleistungsquellen.- 2.2.4.1 Schnellwandernde Hochleistungsquelle auf Halbkörper.- 2.2.4.2 Schnellwandernde Hochleistungsquelle in Scheibe.- 2.2.5 Wärmesättigung und Temperaturausgleich.- 2.2.6 Einfluß begrenzter Körperabmessungen.- 2.2.7 Finit-Element-Lösungen.- 2.3 Lokale Wärmewirkung auf Schmelzzone.- 2.3.1 Schweißlichtbogen als Wärmequelle.- 2.3.1.1 Physikalisch-technische Grundlagen.- 2.3.1.2 Wärmebilanz und Wärmestromdichte.- 2.3.1.3 Abschmelzen der Elektrode.- 2.3.1.4 Aufschmelzen des Grundwerkstoffes.- 2.3.1.5 Zusammenwirken von Abschmelzen und Aufschmelzen.- 2.3.2 Schweißflamme als Wärmequelle.- 2.3.2.1 Physikalisch-technische Grundlagen.- 2.3.2.2 Wärmebilanz und Wärmestromdichte.- 2.3.3 Widerstandserwärmung des Schweißpunkts.- 2.4 Wärmewirkung auf Wärmeeinflußzone.- 2.4.1 Gefügeänderung in Wärmeeinflußzone.- 2.4.2 Abkühlgeschwindigkeit, Abkühlzeit, Verweilzeit beim Einlagenschweißen.- 2.4.3 Temperaturablauf beim Mehrlagenschweißen.- 3 Eigenspannungen und Verzug beim Schweißen.- 3.1 Grundlagen.- 3.1.1 Ausgangsbasis Temperaturfeld.- 3.1.2 Elastisches Wärmespannungsfeld.- 3.1.3 Elastoplastisches Wärmespannungsfeld.- 3.1.4 Grundgleichungen der Thermomechanik.- 3.1.5 Thermomechanische Werkstoffkennwerte.- 3.2 Finit-Element-Modelle.- 3.2.1 Intelligente Lösung.- 3.2.2 Stabelementmodell.- 3.2.3 Ringelementmodell.- 3.2.4 Scheibenelementmodell in Plattenebene.- 3.2.5 Scheibenelementmodell quer zur Plattenebene.- 3.3 Schrumpfkraft- und Eigenspannungsquellmodelle.- 3.3.1 Längsschrumpfkraftmodell.- 3.3.2 Querschrumpfkraftmodell.- 3.3.3 Anwendung auf Zylinder- und Kugelschale.- 3.3.4 Eigenspannungsquellmodell.- 3.4 Praxisrelevante Übersicht zu Schweißeigenspannungen.- 3.4.1 Allgemeine Aussagen.- 3.4.2 Nahtlängseigenspannungen.- 3.4.3 Nahtquereigenspannungen.- 3.4.4 Eigenspannungen nach Punktschweißen, Plattieren, Brennschneiden.- 3.5 Schweißverzug.- 3.5.1 Modellvereinfachungen.- 3.5.2 Querschrumpfung und Fugenquerbewegung.- 3.5.3 Längs- und Biegeschrumpfung.- 3.5.4 Winkelschrumpfung und Torsionsverzug.- 3.5.5 Verwerfung dünnwandiger geschweißter Bauteile.- 3.6 Eigenspannungs- und Verzugsmessung, Modellgesetze.- 3.6.1 Bedeutung von Versuch und Messung.- 3.6.2 Dehnungs- und Verschiebungsmessung während des Schweißens.- 3.6.3 Zerstörende Eigenspannungsmessung.- 3.6.3.1 Messung einachsiger Schweißeigenspannungen.- 3.6.3.2 Messung zweiachsiger Schweißeigenspannungen.- 3.6.3.3 Messung dreiachsiger Schweißeigenspannungen.- 3.6.4 Zerstörungsfreie Eigenspannungsmessung.- 3.6.5 Verzugsmessung.- 3.6.6 Modellgesetze.- 4 Verminderung von Schweißeigenspannungen und Schweißverzug.- 4.1 Notwendigkeit und Art der Maßnahmen.- 4.2 Konstruktive Maßnahmen.- 4.3 Werkstofftechnische Maßnahmen.- 4.3.1 Ausgangslage.- 4.3.2 Werkstoffkennwerte in den Feldgleichungen.- 4.3.3 Herkömmliche Betrachtung des Werkstoffeinflusses.- 4.3.4 Ableitung neuartiger Schweißeignungszahlen.- 4.4 Fertigungstechnische Maßnahmen.- 4.4.1 Ausgangslage.- 4.4.2 Maßnahmen vor und während des Schweißens.- 4.4.2.1 Übersicht.- 4.4.2.2 Allgemeine Maßnahmen.- 4.4.2.3 Nahtspezifische Maßnahmen.- 4.4.2.4 Thermische Maßnahmen.- 4.4.2.5 Mechanische Maßnahmen.- 4.4.2.6 Anwendungsbeispiele.- 4.4.3 Maßnahmen nach dem Schweißen.- 4.4.3.1 Übersicht.- 4.4.3.2 Warmentspannen (Spannungsarmglühen).- 4.4.3.2.1 Praxis des Warmentspannens und Regelwerk.- 4.4.3.2.2 Spannungsrelaxationsversuche.- 4.4.3.2.3 Gefügeänderung beim Warmentspannen.- 4.4.3.2.4 Gleichwertigkeit von Glühtemperatur und Glühzeit.- 4.4.3.2.5 Kriechgesetz und Kriechtheorien zum Warmentspannen.- 4.4.3.2.6 Berechnungsbeispiele zum Warmentspannen.- 4.4.3.3 Kaltentspannen (Kaltrecken, Flamm- und Vibrationsentspannen).- 4.4.3.3.1 Stabelementmodelle für Kaltrecken.- 4.4.3.3.2 Kerb- und Rißmechanik beim Kaltrecken.- 4.4.3.3.3 Praxis des Kaltreckens.- 4.4.3.3.4 Flammentspannen.- 4.4.3.3.5 Vibrationsentspannen.- 4.4.3.4 Hämmern, Walzen, Preß- und Wärmepunkten.- 4.4.3.5 Warm-, Kalt- und Flammrichten.- 5 Festigkeitsauswirkungen des Schweißens (Übersicht).

O autorze

Dieter Radaj, promoviert und habilitiert an der TU Braunschweig, war in Industrie, Wissenschaft und Lehre in unterschiedlichen Funktionen tätig. Seine Publikationen zur Festigkeitslehre und Technischen Mechanik sind weltweit anerkannt. Radaj ist zudem Autor eines Buches zu den buddhistischen Denktraditionen. Er lebt in Stuttgart.