Page 12 - SHY2012

Basic HTML Version

2/2007
[ www.shy-hitsaus.net ]
10
ohittamiseen kulunutta aikaa, kuva 17. Tästä
syystä hitsauskoordinoija joutuu tekemiseen
myös tämän ajan kanssa.
Kun jäähtymisaika on hyvin lyhyt eli liitos
jäähtyy hyvin nopeasti (esim. pieni lämmön-
tuonti, suuri levynpaksuus ja/tai matala väli-
palkolämpötila), kovuus muutosvyöhykkeellä
nousee karkenemisen (mar tensiitin syntymi-
sen) takia. Tästä seuraa vetyhalkeiluvaara.
Vastaavasti jos jäähtymisaika on pitkä eli
liitos jäähtyy hitaasti (esim. suuri lämmön-
tuonti, ohut levynpaksuus ja/tai korkea vä-
lipalkolämpötila), iskusitkeysominaisuudet
(kuvassa ilmaistuna transitiolämpötilan
nousuna) heikkenevät syntyvien hauraiden
mikrorakenteiden takia. Optimiominaisuudet
saavutetaan, kun jäähtymisaika on alueella
II.
Kuvassa 18 on vastaava esitys jäähtymis-
ajan vaikutuksesta lujien N-A-XTRA-terästen
(ThyssenKrupp) liitosten ominaisuuksiin. So-
piva jäähtymisaika t
8/5
on tämän mukaan
10-25 s.
Edellisestä seuraa luonnollinen johtopäätös,
että hitsauksessa on rajoitettava lämmön-
tuontia ylöspäin riittävien iskusitkeysominai-
suuksien takia ja alaspäin vetyhalkeiluvaaran
takia. Mitä lujempi teräs on ja mitä matalam-
massa lämpötilassa iskusitkeys on taattu,
sitä matalampi yläraja on ja sitä ahtaampi
toiminta-alue on. Hitsauksen tuomaa lämpö-
määrää voidaan rajoittaa kahdella tavalla:
• Vähimmäisar vo ja enimmäisar vo jäähty-
misajalle t
8/5
• min t
8/5
• max t
8/5
• Vähimmäisar voa ja enimmäisar vo läm-
möntuonnille Q (tai hitsausenergialle E)
• min Q
• max Q
Kun otetaan huomioon riittävän iskusitkey-
den varmistaminen (enimmäislämmöntuonti)
ja kovuuden rajoittaminen (vähimmäisläm-
möntuonti) sekä vielä esikuumennustarve,
syntyy teräkselle sopiva työskentelyalue,
jonka sisällä hitsaus antaa vaadittavat omi-
naisuudet, kuva 19.
Jäähtymisaika on yleispätevämpi kuin läm-
möntuonti, jonka tuottama jäähtymisaika
riippuu levynpaksuudesta. Jäähtymisaika
t
8/5
voidaan laskea hitsausparametrien, työ-
lämpötilan, aineenpaksuuden ja hitsityypin
perusteella esim. standardin SFS-EN 1011-2
kaavojen avulla.
3-dimensionaalinen lämmönjohtuminen:
1
1
t
8/5
(s) = (6700-5xT
o
)xQx(-------------------- – --------------------)xF
3
500-T
o
800-T
o
2-dimensionaalinen lämmönjohtuminen:
1 1
t
8/5
(s) = (4300-4,3xT
o
)x(Q/t)
2
x(------------------- – ----------------)xF
2
500-T
o
800-T
o
joissa
T
o
: työlämpötila (esikuumennus/välipalko-
lämpötila) (°C)
Q: lämmöntuonti (kJ/mm)
F
2
ja F
3
: liitosmuotoker toimet
s: levynpaksuus (mm)
Jäähtymisaikojen laskemista helpottavat val-
miiksi lasketut osatekijät K
3
ja K
2
, taulukko
4. Näiden avulla jäähtymisaikakaavat saavat
seuraavat yksinker taiset muodot.
t
8/5
(s) = K
3
x Q x F
3
ja
t
8/5
(s) = K
2
x (Q/t)
2
x F
2
Jäähtymisaika on helpompi määrittää graafi-
sesti erilaisista diagrammeista, esim. stan-
dardissa SFS-EN 1011-2 on hyvät diagrammit
sitä var ten. Jäähtymisajan määrittämiseen
on saatavissa myös erilaisia PC-ohjelmia,
joiden avulla on seuraavissa kuvissa olevat
jäähtymisajat on laskettu. Kuviin 20-22 on
piirretty jäähtymisaikoja kuvaavat käyrät, jois-
sa on otettu huomioon valmiiksi hitsityyppi
liitosmuotoker toimella F
2
tai F
3
. Standardin
mukaiset liitosmuotoker toimet on annettu
taulukossa 5.
Lämmöntuonti lasketaan aikaisemmin esi-
tetyllä tavalla: hitsausenergia x terminen
hyötysuhde.
I (A) x U (V) x 6
Q = k x -------------------------------------------- (kJ/mm)
v (cm/min) x 1000
Kuva 18. Esimerkki jäähtymisajan t
8/5
vaikutuksesta hitsausliitoksen
iskusitkeyteen ja kovuuteen lujilla N-A-XTRA -teräksillä
(ThyssenKrupp Stahl).
Kuva 19. Esimerkki toiminta-alueesta lujien N-A-XTRA-terästen
hitsauksessa: levynpaksuus 30 mm, hiiliekivalentti CET 0,36 % ja
vetypitoisuus HD 5 (ThyseenKrupp Stahl).
Taulukko 4
Taulukko 4. Jäähtymisaikakaavojen osate-
kijät K
3
ja K
2