Tobias Loose Einfluß des transienten Schweißvorganges ... - Tl-ing.de

8 Schweißfolgen
Endet eine Schweißnaht an einer bereits erkalteten Schweißnaht, dann kommt
es zu einer Erhöhung der Umfangsnormalkraft am Schweißnahtende. Am bereits
erkalteten Nahtbereich sinkt die Umfangsnormalkraft lokal ab. Dies ist
an den Verläufen der Schweißfolgen 1, 4 und 5 zu erkennen. Auch hier zeichnet
sich eine Verstärkung des Effektes ab, wenn die Naht bereits erkaltet ist
(Schweißfolgen 4 und 5). An der Nahtgrenze tritt längs des Umfangs zusätzlich
eine durch die Umwandlungsdehnungen bedingte Veränderung der Umfangsnormalkraft
auf. Die Schweißfolgen 4 und 5 weisen die größten Schwankungen
der Umfangsnormalkraft auf.
In Abbildung 8.21 sind die Membranspannungen aus Axialnormalkraft am
Äquator, die sich aus den fünf Schweißfolgen ergeben, für den Zylinder
mit 4 mm Wanddicke aufgetragen. Die Membranspannungen sind im Normalbereich
gering. Im Nahtanfangs- und Nahtendbereich an den Symmetrierändern
und im Bereich, in dem zwei Wärmequellen gleichzeitig enden wie
bei Schweißfolge 3 in Segmentmitte, entstehen Axialnormalkräfte. Es handelt
sich jeweils um Drucknormalkräfte im Anfangsbereich und Zugnormalkräfte
im Endbereich.
Besondere Beachtung verdient jedoch die Stelle, an der eine Naht an einer
bereits erkalteten Naht endet. Die Axialnormalkraft in Segmentmitte aus
Schweißfolge 4 für den Zylinder mit 1 mm Wanddicke (8/1/22,5/2/4) ist in
Abbildung 8.22 dargestellt. Die freie Schrumpfung des Nahtendes (links) wird
durch die bereits erkaltete Naht behindert. Es bildet sich eine Spannungszwiebel
mit einem Druckbereich am Nahtanfang und einem Zugbereich am Nahtende
aus. Um die zuletzt erstarrende Schmelzgutlinse bilden sich an der Vorderfront
ausgeprägte Zugspannungen. In dieser Schmelzgutlinse selbst sinken
die Axialspannungen aufgrund der Umwandlungsdehnungen ab.
Bei den Schweißfolgen 1, 4 und 5 tritt diese Spannungszwiebel auf. Der Maximalwert
der Membranspannungen ist bei Schweißfolge 1 geringer als bei den
Schweißfolgen 4 und 5. Dies liegt daran, daß bei Schweißfolge 1 der Nahtanfang
der vorangehenden Naht noch nicht vollständig abgekühlt ist und es noch
zu Schrumpfdehnungen aus Temperaturabkühlung kommt. Der Nahtanfang der
vorangehenden Naht ist bei den Schweißfolgen 4 und 5 vollständig abgekühlt,
wenn die Wärmequelle das Nahtende erreicht.
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