DE644002C - Verfahren zum Bestimmen der Formaenderungsfaehigkeit von Schweissnaehten an Probestaeben - Google Patents

Description

Die weitaus meisten Schweißverbindungen werden durch Schmelzschweißen hergestellt. Das Schmelzschweißen besteht aus einem Zusammenfügen zweier Werkstofiteile durch Verschmelzen der aneinanderstoßenden Ränder oder Seiten mit loder ohne Zusatz -eines Werkstoffes. Die Schweißnaht einer Schmelzschweißverbindung ist demnach ein unmittelbar aus dem schmelzfLüssigen Zustand erkältetes Metall und hat als solches, wie jedes Gußstück, im allgemeinen eine geringere Formänderungsfähigkeit als ein gewalzter oder geschmiedeter Werkstoff.

Aus Gründen erhöhter Sicherheit gegen zerstörende Druck- oder Zugkräfte wird bei Konstruktionsteilen jeder Art stets möglichst hohe Formänderungsfähigkeit dies Werkstoffes angestrebt. Bei geschweißten Konstruktionen gewinnt die Frage einer guten Formänderungsfähigkeit der Schweißnähte überwiegende Bedeutung. Dies kommt in den zahlreichen Prüfverfahren, die für die Bestimmung der Formänderungsfähigkeit von Schweißnähten vorgeschlagen worden sind, zum Ausdruck.

Die bisher bekanntgewordenen Prüfverfahren zur Bestimmung der Formänderungsfähigkeit von Schweißnähten an Probestäben lassen eine unmittelbare Übertragung der Meßwerte auf den praktischen Fall nur bedingt zu, weil die Art der Beanspruchung der Prüfschweißprobe, die Form der Schweißnaht oder gar ihre Herstellungsart von der praktischen Beanspruchungsweise, der Form und dem Schweißverfahren der konstruktiven Schweißnaht wesentlich abweichen.

Als Beispiel sei die normale Biegeschweißprobe angeführt. Diese Biegeprobe liegt den am meisten ausgeübten Dehnungsmeßverfahren zur Ermittlung der Formänderungsfähigkeit von Schweißnähten zugrunde. Sie besteht aus zwei stumpf anjeinandergeschweißten Blechstreifen und wird so zwischen zwei Auflagen mittels Druckstempels zu einer Hufeisenform gebogen, daß die Schweißnaht im Scheitelpunkt derselben liegt. Als Maß der Formanderungsfähigkeit der Schweißnaht wird die Größe des bis zum auftretenden Anbruch erreichten Biegewinkels angenommen. Dieses Meßverfahren gibt die Formänderungsfähigkeit bis zu einem Biegewinkel von i8o° an. Formänderungsfähigkeiten, die über dieses Maß hinausgehen, finden keine Beurteilung. Da die Biegeprobe kein homogener Körper ist, ist am Zustandekommen des zu messenden Biegewinkels der Grundwerkstoff der Schenkel in der Regel in einer nicht feststellbaren Weise und jedesmal in verschiedenem Maße beteiligt, insbesondere wenn an der Biegeprobe die Raupenwulste nicht beseitigt sind. In Erkenntnis dieses Umstandes werden oft auf der Schweißnaht Teilstriche angebracht, deren Abstand vor und nach dem Biegen gemessen werden. Das Anbringen der Teilstriche erfordert aber eine vorherige Be-

seitigung der Raupenwulste. Die Beseitigung der Wulste ist ein willkürlicher Eingriff in die Schweißnaht und übt einen nicht geringen Einfluß auf die Eigenscliaftien der Scliweißiija$J aus. Infolgedessen läßt die gemessene Fq$e änderungsfähigkeit der geglätteten Schweiß naht keinen Rückschluß auf die Formände¹ rungsfähigkeit der Naht mit Wulst zu. Ferner ist das Meßergebnis hierbei von der Meßlänge und der Art der Messung abhängig. Wie eine geglättete Biegeprobe keine Rückschlüsse auf eine Naht mit Wülsten gestattet, ist ebenso die Übertragung der bei einer Stumpfnaht ermittelten Formänderungswerte auf Flanken-, Kehl- und Stirnnähte unzulässig. Es ist auch nicht gleichgültig, in welcher Richtung die wirkenden Kräfte beim Versuch ausgeübt werden. Ein nützliches, in der Praxis verwertbares Urteil gibt nur ein Formänderungsprüfverfahren, bei dem auch die Richtung der wirkenden Kräfte den in der Konstruktion auftretenden weitgehend entspricht.

Alle Mängel der bisher bekannten Verfahren zur Bestimmung der Formänderungsfähigkeit werden vermieden, wenn man hierzu Prüfschweißstäbe verwendet, die gemäß Abb. 1 bis 7 gestaltet sind.

Gemäß der Erfindung wird die Messung der Formänderungsfähigkeit von Schweißnahtproben folgendermaßen ausgeführt: Ist z. B. die Bestimmung der Formänderungsfähigkeit einer auf Zug beanspruchten V-Naht erforderlich, so wird die hierfür geeignete, auf Zug zu beanspruchende Schweißprobe nach Abb. ι hergestellt, bei der die Prüfschweißnähte symmetrisch zur Zugrichtung angeordnet sind. Die Stärke der zusammengeschweißten Werkstoff teile sind derart bemessen, daß bei der Zugbeanspruchung in der Zerreißmaschine bis zum Bruch die bleibende Formänderung sich ausschließlich auf die zu prüfende Schweißnaht beschränkt. Der Abstand zweier Meßmarken, von denen je eine in angemessener Entfernung von der Schweißnaht auf je einem der Grundwerkstoffteile angebracht ist, wird in an sich bekannter Weise vor und während des Zugversuchs fortlaufend gemessen. Gegebenenfalls wird die Meßstreckenänderung in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung abgelesen. Je weiter sich die Meßmarken bis zum Zeitpunkt des beginnenden Bruches entfernt haben, je vollkommener die in der Prüfschweißnaht erzwungene bleibende Dehnung ist, um so größer ist die Formänderungsfähigkeit der Schweißprobe.

Für die Bestimmung der Formänderungsfähigkeit einer Kehlnaht wird die hierfür geeignete, auf Zug zu beanspruchende Schweißprobe nach Abb. 2 hergestellt. Ebenso wie bei der Stumpfschweißprobe werden die zusammengeschweißten Werkstoffteile in einer ..Stärke vorgesehen, die eine bleibende Dehfsn'ung ausschließlich in den zu prüfenden

tJh weißnäht en erzwingt. Die beiden Meßärken werden auch hier in angemessener "Entfernung von den Schweißnähten in der Zugrichtung angebracht. Gegebenenfalls kann die Kehlnahtschweißprobe auch gemäß Abb. 3 hergestellt werden. Zur Ersparnis der Kosten, die bei der Herstellung der Proben nach Abb. 2 und 3 entstehen, kann der untere Teil entsprechend Abb. 4 und 5 aus normalen Blechen durch Verbindung mit beliebigen an sich bekannten Mitteln, wie z. B. mit Nieten oder durch Schweißen, zusammengesetzt werden.

In ähnlicher Weise werden die Schweißproben für die Bestimmung der Formänderungsfähigkeit aller anderen Arten von Schweißnähten ausgeführt. Abb. 6 zeigt die Ausführungsart einer Schweißprobe für die Prüfung von Flankennähten, Abb. 7 die einer Druckprobe für die Bestimmung der Formänderungsfähigkeiten von Kehlnähten, die auf Druck beansprucht werden.

Das Prüfverfahren setzt Stäbe von besonderer Gestalt voraus. Es ist erforderlich, daß die Prüfschweißnähte symmetrisch zur Zug- oder Druckachse angeordnet sind und die zu messende bleibende Formänderung bis zum Bruch ausschließlich in den Prüfschweißnähten stattfindet. Letzteres wird rechnungsgemäß erfüllt, wenn für jedes der zusammengeschweißten Werkstücke das Produkt aus Elastizitätsgrenze und gefährlichem Querschnitt größer ist als das Produkt aus Bruchfestigkeit der Prüfschweißnähte und deren Gesamtbruchquerschnitt. *oo

Da gemäß Erfindung dafür Sorge getragen ist, daß die bleibende Verformung ausschließlich in der Prüfschweißnaht stattfinden kann, ist es an sich gleichgültig, wie weit die Meßmarken von den Schweißnähten entfernt sind.

Bei Ausführung der Prüfung in der Praxis bei nicht ganz zureichenden technischen Hilfsmitteln kann einseitige Beanspruchung bei Zug oder Druck nicht immer völlig ver- »10 hindert werden, wodurch das Meßergebnis wesentlich beeinflußt werden könnte. Hier ist die Anbringung der Meßmarken in 'unmittelbarer Nähe der Schweißnähte angebracht. Die Entfernung von den Schweißnähten muß jedoch noch so groß sein, daß die Meßmarken durch Materialverschiebungen in der Schweißnaht selbst nicht zusätzlich beeinflußt werden. Dieser Abstand beträgt in der Regel nicht mehr wie einige wenige iao Millimeter. Versuche und Vergleichsmessungen haben ergeben, daß durch das Anbrin-

gen der Meßmarken in der Nähe der Schweißnähte und symmetrisch zu ihnen die Meßgenauigkeit nicht meßbar beeinflußt wird, selbst wenn die zusammengeschweißten Werkstoffteile über ihre Streckgrenzen beansprucht werden. Aus dieser Erkenntnis heraus ergibt sich die für die praktische Versuchsausführung wichtige Folgerung, daß bei Anbringung der Meßmarken in unmittelbarer Nähe

ίο der Schweißnähte es völlig ausreichend ist, wenn für jedes der beiden zusammengeschweißten Werkstücke das Produkt aus Bruchfestigkeit und gefährlichem Querschnitt größer ist als das Produkt aus Bruchfestig-

j 5 keit der Prüf Schweißnähte und deren Gesamtquerschnitt.

Es ist naheliegend, statt die Längenänderung der Meßstrecke zu messen, die Formänderungsfähigkeit der Schweißnähte an der Vergrößerung des zwischen den beiden Werkstücken befindlichen Spaltes zu bestimmen. Vergleichende Meßversuche haben aber gezeigt, daß diese Spaltvergrößerung der Formänderungsfähigkeit der Schweißnähte nicht immer proportional ist. Deshalb ist diese Messung nicht zweckentsprechend.

Die Prüfschweißnähte für die Bestimmung der Formänderungsfähigkeit gemäß der Erfindung haben grundsätzlich die gleiche Gestalt wie die in der Konstruktion vorgesehene Schweißnaht und werden in der gleichen Richtung beansprucht, wie es dem praktischen Fall entspricht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen der Formänderungsfähigkeit von Schweißnähten an Probestäben, die vorzugsweise symmetrisch zur Zug- bzw. Druckachse angeordnete Doppelnähte aufweisen und derart ausgebildet sind, daß der Bruch zwangsweise mit Sicherheit in den Nähten eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderung einer Meßstrecke zwischen zwei auf den verschweißten Probestabstücken angebrachten Meßmarken bis zum vollendeten Bruch der Schweißnähte in an sich bekannter Weise fortlaufend gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Probestäbe verwendet werden, die derart gestaltet sind, daß das Produkt aus Elastizitätsgrenze und geringstem Querschnitt der Grundwerkstoffe größer ist als das Produkt aus Bruchfestigkeit und Gesamtquerschnitt der Prüfschweißnähte, so daß die Meßmarken eine beliebige Entfernung voneinander aufweisen dürfen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen