Projekti / Programi
Določitev dinamične lomne žilavosti varjenih konstrukcij
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.10.06 |
Tehnika |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
Varilstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T150 |
Tehnološke vede |
Tehnologija materialov |
Trdnostna neenakost, manjša trdnost zvara, "mehki korenski sloj", lomna žilavost, CTOD preizkus, oviranje deformacije, lokalno krhka področja, sila razvoja razpoke, metoda končnih elementov, statične obremenitve, dinamične obremenitve
Raziskovalci (3)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
14030 |
dr. Ivan Gubenšek |
Mehanika |
Raziskovalec |
2002 - 2004 |
0 |
| 2. |
16164 |
dr. Aleš Lesnika |
Mehanika |
Raziskovalec |
2002 - 2004 |
0 |
| 3. |
08488 |
dr. Zdravko Praunseis |
Energetika |
Vodja |
2002 - 2004 |
0 |
Organizacije (1)
Povzetek
S stališča varivosti visokotrdnostnih malolegiranih konstrukcijskih jekel (VTML) ter predvsem ekonomičnosti je izvedba zvarnega spoja z "mehkim korenom" v praksi zaželena. Takšen zvarni spoj je sestavljen iz korenskega (mehki koren) in polnilnega (temenskega ) dela zvara in je izrazito trdnostno heterogen. Mehki koren je grajen z varki iz elektrod z nižjo napetostjo tečenja z namenom, da preprečimo nastanek razpok v hladnem med in po varjenju in obenem znižamo temperaturo predgrevanja osnovnega materiala.
Ob tem je potrebno poudariti, da moramo ugotoviti, za koliko lahko zvišamo ali znižamo napetost tečenja zvara glede na osnovni material in ali lahko dosežemo z izbranim >mehkim< dodajnim materialom (varilna žica, elektroda) in tehnologijo varjenja dovolj veliko žilavost mehkega korena. Velika žilavost mehkega korena je potrebna, da se le-ta pri lokalni plastični deformaciji duktilno obnaša oziroma da s tem zagotovimo utrjevanje materiala celotnega zvara brez hitre porušitve in s tem stabilnost kratkih ravninskih napak ter varno obratovanje VTML zvarjenih konstrukcij (npr. mostov, žerjavov, itd..) tako pri statičnih kakor tudi pri dinamičnih obremenitvah. Zato je pomembno, da upoštevamo možnost prisotnosti ploskovnih napak (razpoke zaradi vodika, zlepljena mesta itd.), skratka napak in lokalno krhkih področij (LKP), ki lahko povzročijo lom v toplotno vplivanem področju (TVP) ali zvaru.
Namen raziskave je najti s pomočjo lomnomehanskega preizkušanja zvarnega spoja ustrezen dodajni material (elektrodo) za gradnjo mehkega korenskega sloja, ki bo izkazoval skupaj z ostalim delom strjenega zvara veliko žilavost in na ta način zajamčeno varno obratovanje zvarjene konstrukcije tako pri statičnih kakor tudi pri dinamičnih preobremenitvah (npr. potres). Mehki korenski sloj je izpostavljen pri varjenju izrazitemu "mešanju" dveh materialov (elektrode in osnovnega materiala) v korenu, kar utegne vplivati na spremembo mehanskih lastnosti oziroma žilavosti mehkega korenskega sloja po varjenje. Lokalne razlike v mehanskih lastnostih med posameznimi deli zvarnega spoja prav tako vplivajo na porazdelitev deformacij na konici razpoke med lomnomehanskim preizkusom in s tem tudi na vrednosti kritičnega odprtja konice razpoke (Crack Tip Opening Displacement) - CTOD lomne žilavosti. Ugotoviti je potrebno v kolikšni meri je lomno obnašanje zvarnega spoja odvisno od strani trdnosti in žilavosti zvara, TVP ter osnovnega materiala. Zaradi tega je potrebna detajlna lomnomehanska raziskava vpliva trdnostne neenakosti na lomno obnašanje zvarnega spoja med širjenjem razpoke (napake) iz mikrostrukrure z manjšo trdnostjo (mehki koren) v mikrostrukturo z večjo trdnostjo (polnilni del zvara) in obratno. Problem bo rešen eksperimentalno in numerično s 3D modeliranjem zvarnega spoja. Numerični del bo zajemal izračun gonilne sile (sile razvoja razpoke) ter analizo deformacijskega in napetostnega polja na konici razpoke v trenutku nestabilnosti (krhkega loma).
Rezultat raziskave bi omogočil uvedbo modificiranega varjenja VTML jekel brez predgrevanja, saj VTML jekla običajno zahtevajo predgrevanje pri uporabi dodajnega materiala z enako ali večjo trdnostjo (poleg tega je pri večjih trdnostih težko doseči zadovoljivo žilavost), kar predstavlja znaten strošek (tudi do 30 % stroškov celotne izgradnje varjene konstrukcije) ter pazljivo in disciplinirano izvedbo zvarnih spojev. Rezultat raziskave bo tudi izdelan kriterij za eksperimentalno - lomnomehansko ocenitev vpliva oviranja plastične deformacije na iniciacijo in stabilno širjenje razpoke v trdnostno neenakih zvarnih spojih z različno obliko razpoke, kar je izredno pomembno za določitev življenske dobe varjene konstrukcije in s tem njeno varno obratovanje.
