sveiseforbindelser - frey · a-mål for kilsveiser. sveisesnittet i en kilsveis styrkeberegning av...
TRANSCRIPT
4b SVEISEFORBINDELSER
Øivind Husø
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.
Sveisefuge
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.
Konstruksjonsstål
Betegn-
else etter
NS-EN
10027-1
Betegn-
else etter
NS-EN
10027-2
Betegn-else
etter DIN
17 1000 *)
Maks karboninnhold (%)
t er nominell tykkelse i mm
Maks
mangan-
innhold i
%
Min. flytegrense
ReH (MPa)
Strekk-
fasthet Rm
(MPa)
t>3
t≤100t≤16 t>16
t≤40
t>40 t≤16 t>16
t≤40
t>40t
≤60
S185 1.0035 St33 185 175 175 290 - 510
S235JR 1.0038 RSt 37-2 0,17 0,17 0,20 1,40 235 225 215 360 - 510
S235J0 1.0114 St 37-3 U 0,17 0,17 0,17 1,40 235 225 215 360 - 510
S235J2 1.0117 0,17 0,17 0,17 1,40 235 225 215 360 - 510
S275JR 1.0044 St 44-2 0,21 0,21 0,22 1,50 275 265 255 410 - 560
S275J0 1.0143 St 44-3 U 0,21 0,18 0,18 1,50 275 265 255 410 -560
S275J2 1.0145 0,18 0,18 0,18 1,50 275 265 255 410 -560
S355JR 1.0045 0,24 0,24 0,24 1,60 355 345 335 470 -630
S355J0 1.0553 St 52-3 U 0,20 0,20 0,22 1,60 355 345 335 470 - 630
S355J2 1.0577 0,20 0,20 0,22 1,60 355 345 335 470 - 630
S355K2 1.0596 0,20 0,20 0,22 1,60 355 345 335 470 - 630
S450J0 1.0590 0,20 0,20 0,22 1,70 450 430 410 550 - 720
Kilde: NS1025-2:2005
Standarden angir 4 ulike krav til slagseighet
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 ºCK = W/A0=slagseighetsverdien i J/mm2
W = slagarbeidet i J
A0 = arealet av prøvestaven bak kjerven
Slagarbeidet regner vi ut slik:
W = slagarbeidet i J = Fg (h1-h2)
Fg = hammerkraften i N = hammerens masse ganger tyngdens akselerasjon
h1 = hammerens høyde i meter før den slippes
h2 = hammerens høyde i meter etter bruddet
Sveisbarheten til konstruksjonsstål
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:
CEK = % C + % Mn/6
Karbonekvivalenten bør ikke overstige 0,4 for
sveisbare stål. Kilde: DNV Rules for
Clasification of Ships (40)
Betegn-
else etter
NS-EN
10027-1
Betegn-
else etter
NS-EN
10027-2
Betegn-
else etter
DIN 17
1000 *)
Maks karboninnhold (%)
t er nominell tykkelse i
mm
Maks
mangan-
innhold i
%
Min. flytegrense
ReH (MPa)
Strekk-
fasthet Rm
(MPa)
t>3
t≤100t≤16 t>16
t≤40
t>40 t≤16 t>16
t≤40
t>40
t≤60
S185 1.0035 St33 185 175 175 290 - 510
S235JR 1.0038 RSt 37-2 0,17 0,17 0,20 1,40 235 225 215 360 - 510
S235J0 1.0114 St 37-3 U 0,17 0,17 0,17 1,40 235 225 215 360 - 510
S235J2 1.0117 0,17 0,17 0,17 1,40 235 225 215 360 - 510
S275JR 1.0044 St 44-2 0,21 0,21 0,22 1,50 275 265 255 410 - 560
S275J0 1.0143 St 44-3 U 0,21 0,18 0,18 1,50 275 265 255 410 -560
S275J2 1.0145 0,18 0,18 0,18 1,50 275 265 255 410 -560
S355JR 1.0045 0,24 0,24 0,24 1,60 355 345 335 470 -630
S355J0 1.0553 St 52-3 U 0,20 0,20 0,22 1,60 355 345 335 470 - 630
S355J2 1.0577 0,20 0,20 0,22 1,60 355 345 335 470 - 630
S355K2 1.0596 0,20 0,20 0,22 1,60 355 345 335 470 - 630
S450J0 1.0590 0,20 0,20 0,22 1,70 450 430 410 550 - 720
Sveiseberegninger
Sveiser i stålkonstruksjoner beregnes etter
NS 470, NS 3472, Eurokode 3
Sveiser i aluminiumkonstruksjoner beregnes
etter Eurokode 9
Buttsveis utsatt for strekk og skjær
Hva blir
normalspenningene?
Hva blir
skjærspenningene?
Hva blir jevnførende
spenning?
a-mål for kilsveiser
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)
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
Spenninger og krefter
Hvilken spenning
oppstår som følge av
kraften F1?
Hvilken spenning
oppstår som følge av
kraften F2?
Hvilken spenning
oppstår som følge av
kraften F3?
Beregning av statisk belastet kilsveis
Spenningen i sveisen må vi regne ut
som en jevnførende spenning, slik:
𝜎jfr = 𝜎⊥2 + 𝜎∥
2 − 𝜎⊥ ∙ 𝜎∥ + 3(𝜏⊥2 + 𝜏∥
2)
Størrelsen på 𝜎⊥blir:
𝜎⊥ = 𝐹 ∙1
2∙ 2 ∙
1
𝑎∙𝑙= 𝜏⊥
Jevnførende spenning i sveisen blir:
𝜎jfr = 𝜎⊥2 + 3(𝜏⊥
2) = 4𝜎⊥2
= 2𝐹 ∙1
2∙ 2 ∙
1
𝑎 ∙ 𝑙= 2 ∙
𝐹
𝑎 ∙ 𝑙
Sveisekalkulatoren i Inventor
Resultater
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.
Sveisetegning