Oceľ je známa svojou silou a trvanlivosťou, vďaka čomu je základom konštrukcie, výroby a inžinierstva. Keď sú kusy ocele spojené zváraním, vyvstáva kritická otázka: „Je zvar rovnako silný ako oceľ?“ Odpoveď závisí od viacerých faktorov vrátane procesu zvárania, výplňového materiálu, dizajnu kĺbu a kvality zvaru. V ideálnych podmienkach môže byť vypracovaný zvar vyhotovený {- zhodovaný alebo dokonca prekročiť pevnosť základnej ocele. Chyby v technike alebo výber materiálu však môžu nechať zvar slabší ako oceľ, ktorú spája.
Ako zvary dosahujú pevnosť porovnateľnú s oceľou
Sila zvaru pramení z jej schopnosti vytvoriť metalurgické spojenie so základnou oceľou. Počas zvárania sa základný kov a výplňový materiál (ak sa použije) zahrieva do roztaveného stavu, čo umožňuje ich atómoch premiešať do kĺbu. Keď sa zvar ochladzuje, táto zmes tvorí pevnú, zjednotenú štruktúru, kde hranica medzi zvarom a základnou oceľou sa takmer nerozoznáva na molekulárnej úrovni. Ak sa to urobí správne, táto väzba rovnomerne distribuuje stres cez kĺb, rovnako ako preteká jedným kusom ocele.
Materiály na výplň zohrávajú kľúčovú úlohu pri zhode s pevnosťou ocele. Zvárače vyberajú kovy plniva (napríklad elektródy E7018 pre miernu oceľ) navrhnuté tak, aby zodpovedali pevnosti v ťahu základnej ocele. Mierna oceľ má zvyčajne pevnosť v ťahu 60 000 - 80 000 psi (libry na štvorcový palec) a výplňový kov E7018 je navrhnutý tak, aby sa dosiahol 70 000 psi - efektívne zodpovedajúci základnému materiálu. V prípade vysokej - pevná oceľ (napr. 100 000 psi pevnosti v ťahu) sa na zabezpečenie toho, aby zvar udržiaval tempo s výkonom ocele, používajú špecializované výplne, ako je E11018-G.
Spoločný dizajn tiež ovplyvňuje, či zvar dokáže zladiť pevnosť ocele. Správne navrhnutý kĺb -, ako napríklad plné {{}}} penetration Butt zvar (kde zvar preniká celú hrúbku ocele) - maximalizuje kontaktnú plochu zvaru so základným kovom. To umožňuje zvaru rovnomerne zdieľať zaťaženie s okolitou oceľou. Napríklad úplný - penetračný zvar na ½ - palcový kĺzavý oceľový doska s použitím zodpovedajúceho plniva zvyčajne zlyhá v základnej oceli (nie zvaru), keď je vystavený extrémnej sile {-.
Keď môžu byť zvary slabšie ako oceľ
Napriek svojmu potenciálu môžu zvary nedosahovať pevnosť ocele v dôsledku vyhýbaného alebo nevyhnutného faktorov:
Zváracie chyby
Nedostatky vo zvaru sú primárnym dôvodom zníženej sily. Pórovitosť (malé plynové bubliny uväznené vo zvaru) vytvára slabé miesta, kde sa stres môže sústrediť, čím sa zníži pevnosť v ťahu zvaru. Zvar s 5% pórovitosťou môže stratiť 10–15% svojej zamýšľanej sily. Neúplná fúzia -, kde sa zvar nedokáže úplne spojiť so základnou oceľou -, ponecháva medzery, ktoré pôsobia ako praskliny, vďaka čomu je zvar náchylný k lámaniu pri zaťažení. Podobne aj podrezané (drážky pozdĺž okrajov zvarov) znižujú účinný kríž - oblasť kĺbu, čo ju oslabuje v porovnaní s nepretržitou oceľou.
Teplo - Problémy s postihnutou zónou (HAZ)
Teplo zvárania mení mikroštruktúru ocele v blízkosti zvaru, čím sa vytvára teplota -. V niektorých oceliach - zvlášť vysoké - uhlíkové alebo zliatinové ocele - rýchle chladenie po zváraní môže byť krehké. Táto krehkosť znižuje schopnosť HAZ absorbovať stres, čo spôsobuje zlyhanie kĺbu v tejto oblasti, aj keď je zvar sám silný. Napríklad zváranie vysokej - pevnosť nízka - zliatina (HSLA) oceľ bez správneho predhrievania alebo pošty - Ošetrenie tepla môže nechať HAZ slabšie ako zvar aj zvarená a základná oceľ.
Nezhodné materiály
Použitie výplňového materiálu s nižšou pevnosťou, ako je základná oceľ, zaručuje slabší zvar. Ak je jemná oceľ (60 000 psi) zváraná s plnivou určenou pre nízku oceľ- (40 000 psi), zvar zlyhá pred základným kovom. Podobne, zváracie odlišné ocele (napr. Mierna oceľ na nehrdzavejúcu oceľ) bez kompatibilného plniva môže vytvárať krehké intermetalické zlúčeniny vo zvaru, čím sa zníži jeho pevnosť pod silu oboch základných materiálov.
Zlý spoločný dizajn
Slabo navrhnutý kĺb podkopáva aj najlepší zvar. Napríklad filé zvar s malou dĺžkou nohy má menší kríž - oblasť ako základná oceľ, čím obmedzuje jej zaťaženie -. Zváracia tenká oceľ so spojom, ktorý vytvára koncentráciu napätia -, ako napríklad ostrý roh -, môže spôsobiť zlyhanie zvaru pod napätím, aj keď je samotný zvarový kov silný.
Testovanie na porovnanie pevnosti zvaru a ocele
Aby sa určilo, či zvar zodpovedá pevnosti ocele, inžinieri používajú testovanie v ťahu. Vzorka zváraného kĺbu sa v stroji od seba oddeľuje a meria sa sila potrebná na jeho prerušenie. Ak sa vzorka zlomí v základnej oceli (nie zvar alebo HAZ), zvar sa potvrdí, že je rovnako silný ako oceľ. Ak sa zlomí vo zvaru alebo HAZ, zvar je slabší a sú potrebné úpravy procesu.
Napríklad ťahový test na správne zváranom kĺbe jemnej ocele zvyčajne vykazuje zlomovú silu ekvivalentnú s pevnou oceľovou tyčou rovnakých rozmerov. To potvrdzuje, že zvar dosiahol „rodičovskú silu kovu“ - Terminológia priemyslu pre zvar tak silnú ako základná oceľ.
Skutočné - svetové príklady zváranej sily
V štrukturálnych aplikáciách, ako sú nosníky mostov alebo stavebné rámy, sú zvary navrhnuté tak, aby zodpovedali pevnosti oceľových lúčov. Zvárané kĺby v týchto štruktúrach podliehajú prísnemu testovaniu, aby sa zabezpečilo, že vydrží rovnaké záťaže ako samotná oceľ. Podobne pri výrobe automobilov sú zvary v komponentoch podvozku skonštruované tak, aby boli také silné ako oceľový rám, čo zaisťuje, že vozidlo si zachováva štrukturálnu integritu v zrážkach.
Naopak, zvary v nízkych - stresových aplikáciách -, napríklad dekoratívne kovovéworky -, nemusia zodpovedať pevnosti ocele. Napríklad zvar, ktorý drží oceľové zábradlie na stĺpik, musí podporovať iba ľahké zaťaženie, takže sú prijateľné menšie slabiny.
Záver
Zvar môže byť rovnako silný ako oceľ, ale záleží to na starostlivom vykonaní. Well - navrhnutý kĺb, materiál z porovnávaného plniva, správna technika zvárania a pozornosť na post - ošetrenie zvaru (ako tepelné ošetrenie pre ocele zliatiny) umožňujú zvary dosiahnuť rovnakú pevnosť ako základná oceľ. Defekty, materiálne nesúlady alebo zlá kontrola procesu však zostanú slabšie.
V kritických aplikáciách, kde sú prvoradé bezpečnosť a trvanlivosť, sú zvary dôsledne testované, aby sa zabezpečilo, že spĺňajú alebo prekračujú pevnosť ocele. Na väčšinu praktických účelov, so správnym tréningom a dodržiavaním štandardov, môžu zvary spoľahlivo zodpovedať pevnosti ocele, ktorú sa spájajú -, aby sa zváranie stal dôveryhodnou metódou na vytváranie silných a trvalých spojení v oceľových štruktúrach.
