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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. 128
8 Schweißfolgen Spannung aus Umfangsnormalkraft n in N/mm² 400 350 300 250 200 150 100 50 Schweißfolge 5 Schweißfolge 4 Schweißfolge 1 Schweißfolge 1 Schweißfolge 4 Schweißfolge 5 Schweißfolge 1 Schweißfolge 3 Schweißfolge 4 Schweißfolge 2 Schweißfolge 3 Schweißfolge 5 0 -45 -30 -15 0 15 30 45 Umfangswinkel in ° Abbildung 8.20: Spannung in bei den Zylindern 4/4/90/3/SF N mm 2 aus Umfangsnormalkraft n θ am Äquator 300 Spannung aus Axialnormalkraft n x in N/mm² 200 100 0 -100 -200 -300 -400 Schweißfolge 4 Schweißfolge 1 Schweißfolge 5 Schweißfolge 3 Schweißfolge 2 Schweißfolge 1 Schweißfolge 4 Schweißfolge 5 -500 -45 -30 -15 0 15 30 45 Umfangswinkel in ° Abbildung 8.21: Axialmembranspannung in N aus Axialnormalkraft n mm 2 x am Äquator bei den Zylindern 4/4/90/3/SF 129
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