Zaostala naprezanja i zaostale deformacije (ZN I ZD)

Za vrijeme i nakon zavarivanja, termičkog rezanja ili žlijebljenja javljaju se zaostala naprezanja i deformacije. Zbog pojmovnog razlikovanja zaostala naprezanja od zavarivanja nazivaju se i zaostale napetosti. U daljnjem tekstu se razmatraju ZN i ZD nakon zavarivanja.

Zaostale napetosti kod zavarivanja su posljedica lokalnog zagrijavanja.

Uzrok i mehanizam nastajanja Zn i ZD

Lokalno unošenje topline je uzrok ZN i ZD. Kada se pri zagrijavanju ili hlađenju javljaju naprezanja u bilo kojoj zoni preko Re (granice razvlačenja) dolazi do trajnih deformacija, tada će se nakon potpunog hlađenja u tom dijelu javiti ZN. ZN se javljaju i u hladno deformiranim predmetima, pri toplinskim obradama u odljevcima i otkovcima, pri svakom lokalnom grijanju na temperature kada materijal prelazi u plastično stanje. I brušenje sa jakim lokalnim zagrijavanjem rezultirat će vlačne ZN.

Zagrijavanje upetoe šipke u čeljustima škripca. Nakon hlađenja upeta šipka ispada iz čeljusti.

Ako se zagrijava šipka umetnuta u čeljust škripca trebalo bi doći do produženja šipke za D l. Ako se spriječi istezanje ili stezanje D l, javit će se naprezanja D s (pri čemu može doći do izvijanja šiple ili poprimanja bačvastog oblika) .

l1 = l . l 0 . D T ; = e ;

s x = e x . E

s = l . D T . E

 Vrste zaostalih naprezanja

Podjela, prema dimenzijama u kojima ih promatramo:

I. vrste - makro dimenzija, područja preko 1 mm.

II. vrste - mikro dimenzija 1-0.01 mm. Napr. unutar kristalnih zrna, između lamela Fe3C i lamela ferita u strukturi perlita. Ove dvije faze imaju različit koeficijent linearnog toplinskog istezanja, pa će između njih postojati naprezanja.

III. vrste - submikroskopskih dimenzija, 10-2 do 10-6 mm zbog nepravilnosti kristalne rešetke.

Podjela prema smjeru:

s x ..... u smjeru osi zavara

s y ..... poprečno na smjer zavara

s z ..... okomito na debljinu zavara (u smjeru debljine lima)

Vrste zaostalih deformacija

1. Podužne ........ stezanje u smjeru dužine zavara, x.

2. Poprečne ...... stezanja poprečna na zavar, y.

3. Po debljini ... stezanja po debljini (visini) zavara, z. Obično ih se zanemaruje.

4. Kutne deformacije.

5. Savijanja po dužini.

6. Torzijske deformacije, napr. kod I nosača.

 

Smjerovi i vrste stezanja odnosno deformacija nakon zavarivanja. Veća masa zavara na gornjoj strani V zavara uzrokuje kutne deformacije i savijanje po dužini zavara.

Nepovoljani utjecaji zaostalih naprezanja i zaostalih deformacija

     1. Zbrajanjem radnih i zaostalih naprezanja smanjuje se nosivost konstrukcije.

  1. Kod debelostijenih konstrukcija ZN su troosne što povećava sklonost krhkom lomu i olakšava inicijaciju i propagaciju pukotina. Posebno nepovoljne su vlačne zaostale napetosti.

    3. Visoka razina vlačnih ZN i zbroj radnih i ZN povećava sklonost pojavi pukotina zbog korozije uz naprezanje kao i drugim vrstama korozije. Bitno se smanjuje i dinamička nosivost pri visokim vlačnim naprezanjima.

    4. Deformacije, koje predstavljaju odstupanja od teorijskog oblika (pravac, ravnina, kružnica, valjak, kugla) uzrokuju dodatna naprezanja na savijanje, smanjuju stabilnost konstrukcije, pa je pouzdanost deformiranih elemenata smanjena. Stezanja i deformacije se ne mogu izbjeći, ali se mogu spriječiti prevelika odstupanja od teorijskog oblika.

Mjere za smanjenje ZN i ZD

Nije moguće potpuno spriječiti odnosno otkloniti ZN i ZD, ali postoje razne mjere za smanjenje iznosa ZN i ZD. Mjere koje se koriste za smanjenje ZD, ali ujedno smanjuju i razinu ZN su:

1. Smanjenje količine depozita: presjeka i debljine zavara, dužine i broja zavara, broja prolaza i unosa topline. Ove mjere smanjuju količinu lokalno unešene topline.

2. Korištenje steznih naprava. Ako se učvrste limovi onda se onemogući slobodno stezanje, što će bitno smanjiti kutne deformacije.

3. Stavljanje izvan pravog položaja. Kada se zna kolika su stezanja ili kutne deformacije nakon zavarivanja, možeb se postaviti za tu vrijednost izvan pravog položaja, da bi deformacije dovele nakon zavarivanja predmete u željeni položaj.

          4. Predsavijanje. Moguće je u suprotnom smjeru od kutnih deformacija deformirati - predsaviti napr. lamele I nosača                prije zavarivanja.

5. Slijed zavarivanja. Zavarivanje od jednog kraja predmeta do drugog kraja je najjednostavnije, ali daje najvića naprezanja i deformacije na kraju zavara. Zato se primjenjuju različite tehnike pri polaganju pojedinih prolaza:

- u jednom smjeru (nepovoljno),

- povratni korak (rakov korak),

- na preskok,

- u blokovima,

          -kaskadno.

Povratak na početnu stranicu - povratak na popis pitanja iz Tehnologije zavarivanja !!