1. Home
  2. TRID
  3. View Record
https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Nachbehandlung von Schweissnaehten. Alte Technik im Vergleich

Post treatment on fillet weld seams. Old technique compared

Zahlreiche Untersuchungen zeigen, dass die mechanische Nachbehandlung von Schweissnaehten durch Verminderung der Kerben und Anrisse die Schwingfestigkeit von Stahlbauteilen und damit deren Lebensdauer bei nicht vorwiegend ruhender Belastung deutlich erhoeht. Vorgestellt werden vergleichende Untersuchungen an nachbehandelten Stahlproben mit drei verschiedenen Verfahren. Untersucht wurden Kehlnaehte an Proben aus Stahl S355MC mit 10 Millimeter Dicke. Die Nachbehandlungsverfahren waren UIT (Ultrasonic Impact Treatment), Abhaemmern mit dem Druckluft-Nadelhammer und uebliches Strahlen mit Stahlkies in einer Schleuderrad-Durchlaufanlage. Alle Proben wurden in Wannenlage und horizontal geschweisst, um unterschiedliche Kehlnahtquerschnitte zu erzielen. An den geschweissten Proben wurden dynamische Belastungstests bei Raumtemperatur durchgefuehrt. Die Nahtformen waren normale, leicht hohle und ueberhoehte Kehlnaht. Das Pruefprogamm umfasste zum Vergleich neben den nachbehandelten Proben auch unbehandelte Proben. Geprueft wurden die Proben unter Wechselbeanspruchung oder unter Schwellbeanspruchung. Die Ergebnisse zeigen, dass die Nahtformen einen erheblichen Einfluss auf die Verbesserung der Schwingfestigkeit haben. Bei Kehlnaehten mit starker Ueberhoehung ergaben sich deutlich hoehere ertragbare Schwingspielzahlen als bei Hohl-Kehlnaehten. Es zeigte sich auch, dass mit jedem Nachbehandlungsverfahren eine Verlaengerung der Lebensdauer erreicht wird. Die hoechste Verbesserung ergab sich bei Anwendung des UIT-Verfahrens mit einer circa 10-fachen Steigerung der ertragbaren Lastwechsel, gefolgt vom starken Abhaemmern mit dem Druckluftnadler. Selbst mit dem leichten Nadelhammer konnte eine Lebensdauerverbesserung erreicht werden. Die Strahlbehandlung mit der Schleuderradtechnik wirkte sich mit einer Erhoehung der Lebensdauer auf das gut Vierfache ebenfalls positiv aus. Kostenguenstige manuelle Strahlverfahren, die ja alleine schon als Vorbereitung des Stahls fuer den Korrosionsschutz dienen, ergaben zumindest eine Verdoppelung der Lebensdauer, was in den meisten Faellen schon eine erhebliche Verbesserung der Bauteilsicherheit bedeutet. Die Gruende fuer die positive Wirkung von Nachbehandlungsverfahren sind: geometrische Verbessserung des Nahtuebergangs, Verfestigung des Werkstoffs und Neutralisation der Schweisseigenspannungen durch Einbringen von Druckspannungen. ABSTRACT IN ENGLISH: The increase of lifetime of welded structures is a permanent challenge for design and stress calculation engineers, but also for the workshop and quality engineers. To increase the lifetime of welded structures it is fundamental to avoid any weak areas, which can fail ahead of lifetime due to initiated cracks. Particularly fillet welds, which are widely used in all types of structures, are difficult to treat after welding by grinding. Presently the application of mechanical post weld treatment techniques is discussed and investigated in Germany. To compare the quite sophisticated technique UIT with a very simple and cheap workshop tool an investigation was carried out. It is shown that even low cost tools, if applied appropriately, can have comparable good effects on the extended life time of welded structures. The investigations were carried out with robot welded cruciform joint samples on middle strength mild steel S355. The UIT treatment techniques give a significant improvement in fatigue strength of fillet welds. This applies not only in the increase of the achieved load cycles, but also in the increase of a possible stress level. The fatigue strength rises from 60 MPa as welded to 145 MPa after UIT treatment. The achievable load cycles can be increased by 10 times. However with proper application of the quite simple pneumatic needle scaler or slag hammer a similar improvement can be achieved. Even shot peeling improves lifetime up to 5 times. The effect of these post weld treatment techniques is based on three important factors: the improvement of the geometry of the weld toe, the compacting of the metal, thereby a higher strength in the important zone and the neutralization of the welding residual stress by inserting compression stress. (A)

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures;
  • Pagination: pp 629-34
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 84
    • Issue Number: 9
    • Publisher: Ernst & Sohn GmbH
    • ISSN: 0038-9145

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01592475
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Feb 29 2016 4:59PM