Stability and Relaxation of Welding Residual Stresses

Beschreibung

In dieser Arbeit wurde die Stabilität bzw. der Abbau schweißbedingter Eigenspannungen unter quasistatischer sowie unter zyklischer Einstufenbeanspruchung untersucht. Neben dem Versuch einer grundsätzlichen Klärung der Abhängigkeit des Eigenspannungsabbaus von der Ausgangshöhe und von den Beanspruchungsbedingungen ist diese Aufgabe auch von großer praktischer Bedeutung. Einerseits sind Annahmen bezüglich der Wirksamkeit von Eigenspannungen für die Schwingfestigkeit in bestehenden Regelwerken bereits konkret enthalten, andererseits bestehen bezüglich der vom Abbauverhalten abhängigen realen Wirkung der Eigenspannungen nach wie vor große Unsicherheiten. Es wurde ein repräsentatives Spektrum schweißbarer Baustähle berücksichtigt, da der Eigenspannungsabbau erheblich von der Zugfestigkeit des Ausgangswerkstoffes abhängig ist. Dies konnte durch die Untersuchung von Baustählen mit Streckgrenzen von 300.1200 MPa realisiert werden, da hiermit die Festigkeitsgrenzen dieser Werkstoffgruppe vollständig abgedeckt sind. Die Untersuchungsergebnisse lassen vermuten, dass eine nachhaltige Verringerung vorhandener Ausgangseigenspannungen unter praktischen Bedingungen durch eine einmalige anfängliche Überbeanspruchung mindestens genauso wirkungsvoll zu erzielen ist, wie durch eine ungleich aufwendigere Glühbehandlung, deren Erfolg aufgrund der in der Regel unbekannten Ausgangseigenspannungen völlig ungewiss ist. Da die Höhe der zurückbleibenden Eigenspannungen bei Kenntnis der lokalen Festigkeitseigenschaften und der lokalen Beanspruchungen relativ genau vorausgesagt werden kann, ist davon auszugehen, dass der Eigenspannungseinfluß auf die Schwingfestigkeit bei solchen Verbindungen weitgehend beseitigt und damit gezielte Schwingfestigkeitsverbesserungen erreicht werden können, ohne dass bezüglich der zurückbleibenden Eigenspannungen Unsicherheiten fortbestehen. Es wäre wünschenswert, diese Kenntnisse unter betriebsnahen Beanspruchungen unter Einbeziehung unterschiedlicher Schweißnahtgeometrien und mehrachsiger Beanspruchungsverhältnisse zu erweitern und zu konsolidieren.

Autor*in

Majid Farajian

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fatigue strength mechanical properties residual stresses welded joints

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