Teras on tuntud oma tugevuse ja vastupidavuse poolest, muutes selle ehituse, tootmise ja inseneriteaduse klambriks. Kui terasetükki ühendab keevitamine, tekib kriitiline küsimus: "Kas keevisõmblus on sama tugev kui teras?" Vastus sõltub mitmest tegurist, sealhulgas keevitusprotsess, täiteaine, liigesekujundus ja keevisõmbluse kvaliteet. Ideaalsetes tingimustes võib kaev - täidetud keevisõmblus sobitada või isegi ületada aluse terase tugevust. Tehnika või materiaalse valiku puudused võivad aga keevisõmbluse nõrgemaks jätta kui see, millega see liitub.
Kuidas keevisõmblused saavutavad tugevuse võrreldava terasega
Keevisõmbluse tugevus tuleneb selle võimest luua põhiterasega metallurgiline side. Keevitamise ajal kuumutatakse mitteväärimetalli ja täiteaine materjal (kui seda kasutatakse) sulaseisundisse, võimaldades nende aatomitel liigendisse segada. Kui keevisõmblus jahtub, moodustab see segu tahke, ühtse struktuuri, kus keevisõmbluse ja aluse terase vaheline piir muutub molekulaarsel tasemel peaaegu eristamatuks. Kui see on õigesti tehtud, jaotab see side stressi ühtlaselt kogu liigeses, nagu ka ühe terasest tüki kaudu.
Täitematerjalid mängivad võtmerolli terase tugevuse sobitamisel. Keevitajad valivad täitemetallid (näiteks E7018 elektroodid maheda terase jaoks), mis on loodud vastavalt põhiterase tõmbetugevusele. Kerge terasega on tavaliselt tõmbetugevus 60 000–80 000 psi (naela ruut tolli kohta) ja E7018 täiteainemetall on formuleeritud nii, et saavutada 70 000 psi -, mis vastab tõhusalt alusmaterjalile. Kõrge - tugevusratas (nt 100 000 psi tõmbetugevust) kasutatakse spetsialiseeritud täiteaineid nagu E11018-G, et veenduda, et keevisõmblus hoiab terase jõudlusega tempot.
Ühisdisain mõjutab ka seda, kas keevisõmblus sobib terase tugevusega. Nõuetekohaselt kujundatud vuuk -, näiteks täielik - läbitungimise tagumiku keevisõmblus (kus keevisõmblus tungib kogu terase paksusesse) - maksimeerib keevisõmbluse kontaktpinda mitteväärismetalliga. See võimaldab keevisõmblusel koormust ühtlaselt ümbritseva terasega jagada. Näiteks täielik - läbitungimine keevisõmblus ½ - tolli paksuse maheda teraseplaadiga, kasutades sobivat täitematerjali, ebaõnnestub tavaliselt põhiterases (mitte keevisõmbluses), kui neid on äärmuslik jõud - selge märk, mis on sama tugev kui terast ise.
Kui keevisõmblused võivad olla nõrgemad kui teras
Vaatamata nende potentsiaalile võivad keevisõmblused välditavate või vältimatute tegurite tõttu terase tugevusest alla jääda:
Keevitusdefektid
Keevisõmbluse puudused on vähenenud tugevuse peamine põhjus. Poorsus (keevisõmbluses lõksu jäänud pisikesed gaasimullid loovad nõrgad laigud, kus pinge võib kontsentreerida, vähendades keevisõmbluse tõmbetugevust. 5% poorsusega keevisõmblus võib kaotada 10–15% selle kavandatud tugevusest. Mittetäielik Fusion -, kus keevisõmblus ei saa täielikult siduda aluse terasega - jätab lüngad, mis toimivad nagu praod, muutes keevisõmbluse koormuse all purunemiseks. Sarnaselt vähendab Undercut (sooned piki keevisõmblust) efektiivset risti - liigese sektsioonipinda, nõrgendades seda võrreldes katkematu terasega.
Heat - mõjutatud tsooni (HAZ) probleemid
Keevitamise kuumus muudab terase mikrostruktuuri keevisõmbluse lähedal, luues soojuse - mõjutatud tsooni (HAZ). Mõnes terases - eriti kõrge - süsinik või sulamterased - kiire jahutamine pärast keevitamist võib teha haze hapraks. See rabedus vähendab HAZ -i võimet imada stressi, põhjustades liigese ebaõnnestumise selles piirkonnas isegi siis, kui keevisõmblus ise on tugev. Näiteks keevitusega kõrge - tugevus madal - sulam (HSLA) teras ilma korraliku eelsoojendamise või postituseta - keevisõmbluse kuumtöötlus võib hauda nõrgemaks jätta kui nii keevisõmblus kui ka põhiteras.
Sobimatud materjalid
Kasutades aluse tugevusega täitematerjali, tagab nõrgema keevisõmbluse. Kui mahe teras (60 000 psi) keevitatakse täiteainega, mis on ette nähtud madala - tugevusrase jaoks (40 000 psi), siis keevisõmblus ebaõnnestub enne mittevääri metalli. Sarnaselt võivad erinevad terased (nt maheda teras roostevabast terasest) ilma ühilduva täiteaineta tekitada keevisõmbluses hapraid metallilisi ühendeid, vähendades selle tugevust allpool kummagi alusmaterjali.
Halb liigesekujundus
Halvasti kujundatud liiges õõnestab isegi parimat keevisõmblust. Näiteks väikese jala pikkusega filee keevisõmblusel on väiksem rist - sektsioonipindala kui põhiterasel, piirates selle koormust - kandevõime. Õhukese terase keevitamine vuugiga, mis loob pingekontsentratsiooni -, näiteks terav nurk - võib põhjustada keevisõmbluse ebaõnnestumise pinge all, isegi kui keevismetall ise on tugev.
Testimine keevisõmbluse ja terase tugevuse võrdlemiseks
Et teha kindlaks, kas keevisõmblus sobib terase tugevusega, kasutavad insenerid tõmbekontrolli. Keevitatud liigendi proov tõmmatakse masinas laiali ja mõõdetakse selle purustamiseks vajalik jõud. Kui proov puruneb põhiterases (mitte keevisõmblus või haz), kinnitatakse keevisõmblust sama tugevat kui teras. Kui see puruneb keevisõmbluses või haz, on keevisõmblus nõrgem ja vaja on protsessi kohanemist.
Näiteks näitab korralikult keevitatud maheda terase liigese tõmbekatse tavaliselt sama mõõtmega tahke terasvardaga samaväärset purunemisjõudu. See kinnitab, et keevisõmblus on saavutanud "vanemate metalli tugevuse" - tööstuse terminoloogia keevisõmbluse jaoks sama tugevana kui põhiteras.
Reaalne - maailma näited keevisõmbluse tugevusest
Konstruktsioonilistes rakendustes nagu sillatalad või hooneraamid on keevisõmblused konstrueeritud vastavalt terasest talade tugevusele. Nendes konstruktsioonides olevad keevitatud liigesed läbivad ranged testimised, et tagada, et nad taluvad samu koormusi kui terasel ise. Sarnaselt on autotööstuse tootmisel loodud šassii komponentide keevisõmblused nii tugevateks kui terasraam, tagades, et sõiduk säilitab kokkupõrgete konstruktsiooni terviklikkuse.
Seevastu keevisõmblused madala - stressirakendustes -, näiteks dekoratiivne metallitöö - ei pea vajama terase tugevust. Näiteks keevisõmblus, mis hoiab terasest reelingut postituseni, peab ainult toetama kergeid koormusi, nii et väiksemad nõrkused on vastuvõetavad.
Järeldus
Keevisõmblus võib olla sama tugev kui teras, kuid see sõltub hoolikast täitmisest. Kaev - disainitud liigend, sobitatud täiteaine, korralik keevitustehnika ja tähelepanu postitamisele - keevisõmbluse töötlemine (nagu sulami teraste kuumtöötlus) võimaldavad keevisõmblustel saavutada sama tugevuse kui põhiterasel. Kuid puudused, materiaalsed ebakõlad või halb protsesside tõrje jätab keevisõmbluse nõrgemaks.
Kriitilistes rakendustes, kus ohutus ja vastupidavus on ülitähtis, kontrollitakse keevisõmblusi rangelt, et tagada nende vastavus või ületaks terase tugevust. Enamikul praktilistel eesmärkidel, koos korraliku väljaõppe ja standardite järgimisega, saavad keevisõmblused usaldusväärselt sobitada terase tugevusega, millega nad liituvad -, muutes keevitamise usaldusväärse meetodiks tugevate, püsivate ühenduste loomiseks terasekonstruktsioonides.
