Çelik, gücü ve dayanıklılığı ile ünlüdür, bu da onu inşaat, üretim ve mühendislikte bir zımba haline getirir. Çelik parçalar kaynak ile birleştirildiğinde, kritik bir soru ortaya çıkıyor: "Çelik kadar güçlü bir kaynak mı?" Cevap, kaynak işlemi, dolgu malzemesi, eklem tasarımı ve kaynağın kalitesi dahil olmak üzere birçok faktöre bağlıdır. İdeal koşullarda, - yürütülen bir kuyu, taban çeliğinin gücüyle eşleşebilir veya hatta aşabilir. Bununla birlikte, teknik veya malzeme seçimindeki kusurlar, kaynağı birleştirdiği çelikten daha zayıf bırakabilir.
Kaynaklar çelikle karşılaştırılabilir gücü nasıl elde eder?
Bir kaynağın gücü, taban çeliği ile metalurjik bir bağ yaratma yeteneğinden kaynaklanır. Kaynak sırasında, ana metal ve dolgu malzemesi (kullanılırsa) erimiş bir duruma ısıtılır ve atomlarının eklemde karışmasına izin verir. Kaynak soğudukça, bu karışım, kaynak ve taban çelik arasındaki sınırın moleküler düzeyde neredeyse ayırt edilemez hale geldiği katı, birleşik bir yapı oluşturur. Doğru bir şekilde yapıldığında, bu bağ, tek bir çelik parçasından akacağı gibi, eklem boyunca eşit olarak dağıtır.
Dolgu malzemeleri çelik mukavemet eşleşmesinde önemli bir rol oynar. Kaynakçılar, taban çeliğinin gerilme mukavemetine uyacak şekilde tasarlanmış dolgu metallerini (yumuşak çelik için E7018 elektrotları gibi) seçerler. Hafif çelik tipik olarak 60.000-80.000 psi (inç kare başına pound) gerilme mukavemetine sahiptir ve 70.000 psi - temel malzemeyi etkili bir şekilde eşleştiren E7018 dolgu metali formüle edilir. Yüksek - kuvvet çeliği (örn., 100.000 psi gerilme mukavemeti) için, kaynağın çeliğin performansına ayak uydurmasını sağlamak için E11018-G gibi özel dolgu maddeleri kullanılır.
Eklem tasarımı ayrıca bir kaynağın çelik mukavemetle eşleşip eşleşemeyeceğini de etkiler. Tam bir - penetrasyon popo kaynağı gibi düzgün tasarlanmış bir eklem - (Kaynak çeliğin tüm kalınlığını nüfuz eder) -, kaynağın temas alanını ana metalle en üst düzeye çıkarır. Bu, kaynağın yükü çevreleyen çelikle eşit olarak paylaşmasını sağlar. Örneğin, eşleşen bir dolgu kullanan bir ½ - inç kalınlığında hafif çelik plaka üzerinde tam bir - penetrasyon kaynağı, aşırı kuvvete tabi tutulduğunda tipik olarak taban çeliğinde (kaynak değil) başarısız olur.
Kaynaklar çelikten daha zayıf olabilir
Potansiyellerine rağmen, kaynaklar önlenebilir veya kaçınılmaz faktörler nedeniyle çeliğin gücünün altına düşebilir:
Kaynak kusurları
Kaynaktaki kusurlar, azalmış mukavemetin birincil nedenidir. Gözeneklilik (kaynakta hapsolmuş küçük gaz kabarcıkları), stresin konsantre olabileceği zayıf noktalar oluşturur ve kaynağın gerilme mukavemetini düşürür. % 5 gözenekliliğe sahip bir kaynak, amaçlanan gücünün% 10-15'ini kaybedebilir. Kaynağın temel çeliğe tam olarak bağlanamadığı - eksik füzyon -, çatlak gibi davranan boşluklar bırakarak kaynağı yük altında kırmaya eğilimli hale getirir. Benzer şekilde, alt kesim (kaynak kenarları boyunca oluklar), eklemin etkili haçı - kesit alanını azaltır ve kesilmemiş çeliğe kıyasla zayıflatır.
Isı - Etkilenen Bölge (HAZ) sorunları
Kaynak ısısı, kaynağın yakınındaki çeliğin mikro yapısını değiştirerek - etkilenen bölge (HAZ) bir ısı yaratır. Bazı çeliklerde - özellikle yüksek - karbon veya alaşımlı çelikler - Hızlı soğutma, kaynaktan sonra Hazır'ı kırılgan hale getirebilir. Bu kırılganlık, HAZ'ın stresi emme yeteneğini azaltır ve kaynağın kendisi güçlü olsa bile eklemin bu alanda başarısız olmasına neden olur. Örneğin, yüksek - mukavemet düşük - alaşım (HSLA) çeliğinin uygun ön ısıtma veya post - kaynak ısıl işlemi olmadan, Hazeyi hem kaynak hem de taban çeliğinden daha zayıf bırakabilir.
Uyumsuz malzemeler
Temel çelikten daha düşük mukavemetli bir dolgu malzemesi kullanmak daha zayıf bir kaynağı garanti eder. Hafif çelik (60.000 psi) düşük - mukavemetli çelik (40.000 psi) için tasarlanmış bir dolgu maddesi ile kaynak yapılırsa, kaynak metalden önce başarısız olur. Benzer şekilde, uyumlu bir dolgu olmadan farklı çelikler (örneğin, yumuşak çelikten paslanmaz çeliğe) kaynakta kırılgan intermetalik bileşikler oluşturabilir ve gücünü her iki baz malzemenin altında azaltarak.
Kötü Eklem Tasarımı
Kötü tasarlanmış bir eklem, en iyi kaynağı bile zayıflatır. Örneğin, küçük bir bacak uzunluğuna sahip bir fileto kaynağı, taban çeliğinden daha küçük bir haç - kesit alanına sahiptir ve yükünü - rulman kapasitesini sınırlar. Keskin bir köşe - gibi bir stres konsantrasyonu - gibi bir eklem ile ince çelik kaynak yapmak, kaynak metalinin kendisi güçlü olsa bile kaynağın gerginlik altında başarısız olmasına neden olabilir.
Kaynak ve çelik mukavemeti karşılaştırmak için test
Bir kaynağın çelik mukavemetle eşleşip eşleşmediğini belirlemek için mühendisler gerilme testi kullanır. Kaynaklı eklemin bir örneği bir makinede ayrılır ve onu kırmak için gereken kuvvet ölçülür. Numune taban çelikte (kaynak veya Haz değil) kırılırsa, kaynağın çelik kadar güçlü olduğu doğrulanır. Kaynak veya Haze'de kırılırsa, kaynak daha zayıftır ve işlemdeki ayarlamalara ihtiyaç vardır.
Örneğin, uygun şekilde kaynaklanmış yumuşak çelik bir eklem üzerindeki bir gerilme testi, tipik olarak aynı boyuttaki katı çelik çubuğa eşdeğer bir kırılma kuvveti gösterecektir. Bu, kaynağın temel çelik kadar güçlü bir kaynak için "ana metal gücü" - endüstri terminolojisi elde ettiğini doğrular.
Gerçek - Dünya Kaynak Gücü Örnekleri
Köprü kirişleri veya bina çerçeveleri gibi yapısal uygulamalarda, kaynaklar çelik kirişlerin gücüne uyacak şekilde tasarlanmıştır. Bu yapılardaki kaynaklı eklemler, çeliğin kendisiyle aynı yüklere dayanabilmelerini sağlamak için titiz testlere tabi tutulur. Benzer şekilde, otomotiv üretiminde, şasi bileşenlerindeki kaynaklar çelik çerçeve kadar güçlü olacak şekilde tasarlanmıştır, bu da aracın çarpışmalarda yapısal bütünlüğü korumasını sağlar.
Tersine, dekoratif metal işleri - gibi düşük - stres uygulamalarındaki kaynakların çelik mukavemetle eşleşmesi gerekmeyebilir. Örneğin, bir direğe çelik bir korkuluk tutan bir kaynak sadece hafif yükleri desteklemelidir, bu nedenle küçük zayıflıklar kabul edilebilir.
Sonuç
Bir kaynak çelik kadar güçlü olabilir, ancak bu dikkatli yürütmeye bağlıdır. Bir kuyu - tasarlanmış eklem, eşleşen dolgu malzemesi, uygun kaynak tekniği ve - kaynak işlemini (alaşım çelikler için ısıl işlem gibi) postaya dikkat eder. Bununla birlikte, kusurlar, malzeme uyumsuzlukları veya zayıf süreç kontrolü kaynağı zayıf bırakacaktır.
Güvenlik ve dayanıklılığın en önemli olduğu kritik uygulamalarda, kaynaklar çelik mukavemetini karşıladıklarından veya aştıklarından emin olmak için titizlikle test edilir. Çoğu pratik amaç için, uygun eğitim ve standartlara bağlılık ile kaynaklar, birleştirdikleri çeliğin gücüne güvenilir bir şekilde eşleşebilir.
