4b SVEISEFORBINDELSER. Øivind Husø

Transkript

1 4b SVEISEFORBINDELSER Øivind Husø

2 Prinsippet for sveising Når vi sveiser, blir delene som skal sveises sammen, varmet opp til smeltetemperatur mens det blir tilsatt et materiale i skjøten. Tilsatsmaterialet smelter sammen med litt av materialet i delene og danner sveisen. Området der sveisen skal ligge, kalles sveisefugen. En sveis som har en lengde, blir ofte kalt en sveisestreng. En sveis som bare består av korte punkter blir kalt en punktsveis.

3 Sveisefuge

4 Stål som er egnet til sveising Stål som går under betegnelsen konstruksjonsstål, er spesielt godt egnet til sveising, men de aller fleste ståltyper kan sveises. Mange aluminiumlegeringer er også egnet til sveising.

5 Konstruksjonsstål Betegnelse etter NS-EN Betegnelse etter NS-EN Betegn-else etter DIN *) Maks karboninnhold (%) t er nominell tykkelse i mm t 16 t>16 t 40 Maks manganinnhold i % Min. flytegrense R eh (MPa) t>40 t 16 t>16 t 40 t>40t 60 Strekkfasthet R m (MPa) t>3 t 100 S St S235JR RSt ,17 0,17 0,20 1, S235J St 37-3 U 0,17 0,17 0,17 1, S235J ,17 0,17 0,17 1, S275JR St ,21 0,21 0,22 1, S275J St 44-3 U 0,21 0,18 0,18 1, S275J ,18 0,18 0,18 1, S355JR ,24 0,24 0,24 1, S355J St 52-3 U 0,20 0,20 0,22 1, S355J ,20 0,20 0,22 1, S355K ,20 0,20 0,22 1, S450J ,20 0,20 0,22 1, Kilde: NS1025-2:2005

6 Standarden angir 4 ulike krav til slagseighet K = W/A0=slagseighetsverdien i J/mm 2 W = slagarbeidet i J A 0 = arealet av prøvestaven bak kjerven Slagarbeidet regner vi ut slik: W = slagarbeidet i J = Fg (h1-h2) F g = hammerkraften i N = hammerens masse ganger tyngdens akselerasjon h 1 = hammerens høyde i meter før den slippes h 2 = hammerens høyde i meter etter bruddet JR: Slagseigheten skal minst være 27 J ved temperaturen 20 ºC J0: Slagseigheten skal minst være 27 J ved temperaturen 0 ºC J2: Slagseigheten skal minst være 27 J ved temperaturen -20 ºC K2: Slagseigheten skal minst være 27 J ved temperaturen -40 ºC

7 Sveisbarheten til konstruksjonsstål Betegnelse etter NS-EN Betegnelse etter NS-EN Betegnelse etter DIN *) Maks karboninnhold (%) t er nominell tykkelse i mm t 16 t>16 t 40 Maks Min. flytegrense manganinnhold R eh (MPa) i Strekkfasthet R m (MPa) t>3 t 100 t>40 % t 16 t>16 t>40 t 40 t 60 S St S235JR RSt ,17 0,17 0,20 1, S235J St 37-3 U 0,17 0,17 0,17 1, S235J ,17 0,17 0,17 1, S275JR St ,21 0,21 0,22 1, S275J St 44-3 U 0,21 0,18 0,18 1, S275J ,18 0,18 0,18 1, S355JR ,24 0,24 0,24 1, S355J St 52-3 U 0,20 0,20 0,22 1, S355J ,20 0,20 0,22 1, S355K ,20 0,20 0,22 1, S450J ,20 0,20 0,22 1, Den vanligste måten å unngå martensittdanning på er å velge stål med lavt karboninnhold. Men vi så også i kapittelet om herding av stål at legeringselementene gjorde stålet mer herdbart, altså at det lettere ble dannet martensitt. Derfor må legeringselementene i sveisbart stål være på et moderat nivå. I karbonstål er det i første rekke mangan det er snakk om. Karbonekvivalenten sier noe om sveisbarheten til stålet. Karbonekvivalenten regnes ut slik for vanlige konstruksjonsstål: C EK = % C + % Mn/6 Karbonekvivalenten bør ikke overstige 0,4 for sveisbare stål. Kilde: DNV Rules for Clasification of Ships (40)

8 Sveiseberegninger Sveiser i stålkonstruksjoner beregnes etter NS 470, NS 3472, Eurokode 3 Sveiser i aluminiumkonstruksjoner beregnes etter Eurokode 9

9 Buttsveis utsatt for strekk og skjær Hva blir normalspenningene? Hva blir skjærspenningene? Hva blir jevnførende spenning?

10 a-mål for kilsveiser

11 Sveisesnittet i en kilsveis Styrkeberegning av sveiser foregår på grunnlag av et tenkt snitt gjennom sveisen, det såkalte sveisesnittet. Sveisesnittet regnes rektangulært og har målene a l a = nominell sveisehøyde l = effektiv lengde av sveisen. Endekrater trekkes fra på lengden. (l =L-2a)

12 Mulige spenninger s = normalspenning vinkelrett på sveisesnittet og vinkelrett på lengderetningen til sveisen s // = normalspenning parallell med sveisesnittet og med lengderetningen til sveisen τ = Skjærspenning vinkelrett på sveisens lengderetning og parallell med sveisesnittet τ // = Skjærspenning parallell med lengderetningen til sveisen og med sveisesnittet

13 Spenninger og krefter Hvilken spenning oppstår som følge av kraften F 1? Hvilken spenning oppstår som følge av kraften F 2? Hvilken spenning oppstår som følge av kraften F 3?

14 Beregning av statisk belastet kilsveis Spenningen i sveisen må vi regne ut som en jevnførende spenning, slik: σ jfr = σ 2 + σ 2 σ σ + 3(τ 2 + τ 2 ) Størrelsen på σ blir: σ = F a l = τ Jevnførende spenning i sveisen blir: σ jfr = σ 2 + 3(τ 2 ) = 4σ 2 = 2F a l = 2 F a l

15 Sveisekalkulatoren i Inventor

16

17 Resultater

18 Elementmetoden Ønsker å bruke elementmetoden på den sveiste komponenten Programmet legger et mesh (rutenett) Randbetingelsene mellom rutene settes like. Resultatet blir en kjempematrise som maskinen løser Bruk resultatet med forsiktighet.

19 Sveisetegning