29 września 2022

Od dawna inżynierowie starają się uczynić konstrukcje mostów, dachów oraz rozmaitych pojazdów bardziej lżejszymi, przy jednoczesnym zachowaniu ich dobrych własności wytrzymałościowych. Nowe materiały pozwalają zaoszczędzić energię oraz zredukować koszty związane z procesami produkcyjnymi. Stale o wysokiej wytrzymałości AHSS (Advanced High Strength Steel) również można stosować w lekkich konstrukcjach, ale w wielu sektorach przemysłu niechętnie się je wykorzystuje, ponieważ są podatne na tzw. zimne pękanie. Pęknięcia powstają w trakcie stygnięcia połączeń spawanych w zakresie temperatur poniżej 200 ºC. Przyczyną jest występowanie wodoru w spoinie i w strefie wpływu ciepła wokół niej, oraz naprężeń wynikających z procesu spawania, a wpływających na strukturę stali. Dotychczas producenci chcący wyeliminować pękanie zmuszeni byli do przeprowadzania kosztownych testów oceniających naprężenia rozciągające w próbkach materiałowych. Badania były czasochłonne i kosztowne oraz nie uwzględniały ważnego czynnika, jakim jest wpływ geometrii detalu na tworzenie się pęknięć.

Naukowcy z Instytutu Fraunhofera we Freiburgu przy pomocy specjalistów zajmujących się spawalnictwem w Brandenburg University of Technology (BTU) w Cottbus opracowali proces budowy części spawanych ze stali AHSS tak, aby obniżyć ryzyko pojawiania się zimnych pęknięć. Wszystko odbywa się na etapie projektowania części. Najpierw przeprowadzane są szczegółowe testy uwzględniające wpływ wodoru i naprężeń spawalniczych oraz gradientów temperatury na strukturę materiału. Następnie uzyskane dane są wprowadzane do komputerowego modelu konkretnej części. Pozwala to na zlokalizowanie spoin, w których mogą pojawić się uszkodzenia oraz zmodyfikowanie konstrukcji w celu uniknięcia zimnych pęknięć.

źródło: www.ims.fraunhofer.de