{"id":30893,"date":"2024-10-08T09:04:44","date_gmt":"2024-10-08T09:04:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=30893"},"modified":"2024-10-23T01:31:49","modified_gmt":"2024-10-23T01:31:49","slug":"what-is-the-welding-heat-affected-zone","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/what-is-the-welding-heat-affected-zone\/","title":{"rendered":"Was ist die Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone?"},"content":{"rendered":"

Der\u00a0W\u00e4rmeeinflusszone beim Schwei\u00dfen<\/a>\u00a0ist der Bereich, in dem das feste Grundmetall auf beiden Seiten der Schwei\u00dfnaht unter der Einwirkung des Schwei\u00dfw\u00e4rmezyklus deutliche Struktur- und Eigenschafts\u00e4nderungen erf\u00e4hrt. Dieser Bereich wird als Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone bezeichnet. Eine Schwei\u00dfverbindung ist ein Schwei\u00dfprozess, der aus drei Teilen besteht: der Schwei\u00dfnaht, der Schmelzzone und der W\u00e4rmeeinflusszone.<\/p>\n\n\n\n

1.Definition<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Unter der Wirkung eines W\u00e4rmeeinflusszone beim Schwei\u00dfen<\/a> Beim Schmelzschwei\u00dfen wird der Bereich, in dem sich Struktur und Eigenschaften innerhalb eines bestimmten Bereichs in der N\u00e4he beider Seiten der Schwei\u00dfnaht \u00e4ndern, als \u201eW\u00e4rmeeinflusszone beim Schwei\u00dfen<\/a>\u201e, oder die \u201eNahschwei\u00dfzone\u201c (Nahschwei\u00dfzone). ). Die Schwei\u00dfverbindung besteht haupts\u00e4chlich aus zwei Teilen, der Schwei\u00dfnaht und der Hei\u00dfschattenzone, und dazwischen befindet sich eine \u00dcbergangszone, die als Schmelzzone bezeichnet wird. Um die Qualit\u00e4t der Schwei\u00dfverbindungen sicherzustellen, ist es daher erforderlich, dass die Struktur und die Eigenschaften der Schwei\u00dfnaht und der W\u00e4rmeeinflusszone gleichzeitig den Anforderungen entsprechen. Mit der kontinuierlichen Verwendung verschiedener hochfester St\u00e4hle, rostfreier St\u00e4hle, hitzebest\u00e4ndiger St\u00e4hle und einiger Spezialmaterialien in der Produktion werden die in der Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone vorhandenen Probleme komplizierter und sind zu den Schwachstellen der Schwei\u00dfverbindungen geworden. Daher haben Forscher in vielen L\u00e4ndern der Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone gro\u00dfe Aufmerksamkeit gewidmet.<\/p>\n\n\n\n

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Das Ausma\u00df der WEZ variiert je nach W\u00e4rmezufuhr beim Schwei\u00dfprozess, der W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit des Materials und der Abk\u00fchlgeschwindigkeit. H\u00f6here W\u00e4rmezufuhr oder langsamere Abk\u00fchlgeschwindigkeiten f\u00fchren typischerweise zu einer gr\u00f6\u00dferen WEZ.<\/p>\n\n\n\n

2. Gewebeverteilung<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Laut der W\u00e4rmeeinflusszone beim Schwei\u00dfen<\/a> Schwei\u00dfst\u00e4hle werden in zwei Kategorien eingeteilt: St\u00e4hle mit geringer Abschreckneigung, wie z. B. kohlenstoffarmer Stahl und einige niedriglegierte St\u00e4hle, die als hart abschreckbare St\u00e4hle bezeichnet werden; St\u00e4hle mit H\u00e4rtungstendenz. Gr\u00f6\u00dfere Stahlsorten wie mittelkohlenstoffarmer Stahl, verg\u00fcteter legierter Stahl mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt usw. werden als leicht abschreckbare St\u00e4hle bezeichnet. Aufgrund der unterschiedlichen Abschreckneigung ist auch die Struktur der Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone der beiden Stahlsorten unterschiedlich.<\/p>\n\n\n\n

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3.Leistung<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die Mikrostrukturverteilung der Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone ist ungleichm\u00e4\u00dfig, und daher ist auch die Leistung ungleichm\u00e4\u00dfig. Die Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone unterscheidet sich von der Schwei\u00dfnaht. Die Leistungsanforderungen der Schwei\u00dfnaht k\u00f6nnen durch Anpassung der chemischen Zusammensetzung und des entsprechenden Schwei\u00dfverfahrens erf\u00fcllt werden. Die Leistung der W\u00e4rmeeinflusszone kann in ihrer Zusammensetzung nicht angepasst werden, und es kommt zu Ungleichm\u00e4\u00dfigkeiten, die durch thermische Schwei\u00dfzyklen entstehen. Bei allgemeinen Schwei\u00dfkonstruktionen werden vor allem die H\u00e4rtung, Verspr\u00f6dung, Z\u00e4higkeit und Erweichung der W\u00e4rmeeinflusszone sowie umfassende mechanische Eigenschaften, Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und Erm\u00fcdungseigenschaften ber\u00fccksichtigt, die entsprechend den spezifischen Einsatzanforderungen der Schwei\u00dfkonstruktion bestimmt werden.<\/p>\n\n\n\n

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H\u00e4rten<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die H\u00e4rte der Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone h\u00e4ngt haupts\u00e4chlich von der chemischen Zusammensetzung und den Abk\u00fchlbedingungen des zu schwei\u00dfenden Stahls ab und spiegelt im Wesentlichen die Leistung verschiedener metallografischer Strukturen wider. Da die H\u00e4rtepr\u00fcfung bequemer ist, wird h\u00e4ufig die h\u00f6chste H\u00e4rte HMAX der W\u00e4rmeeinflusszone verwendet, um deren Leistung zu beurteilen. Dadurch k\u00f6nnen indirekt die Z\u00e4higkeit, Spr\u00f6digkeit und Rissbest\u00e4ndigkeit der W\u00e4rmeeinflusszone vorhergesagt werden. Im Projekt wurde die HMAX der W\u00e4rmeeinflusszone als wichtiger Index zur Bewertung der Schwei\u00dfbarkeit verwendet. Es ist darauf hinzuweisen, dass selbst dieselbe Struktur unterschiedliche H\u00e4rten aufweist, die mit dem Kohlenstoffgehalt des Stahls und der Legierungszusammensetzung zusammenh\u00e4ngen. Beispielsweise kann die H\u00e4rte von kohlenstoffreichem Martensit 600 HV erreichen, w\u00e4hrend die H\u00e4rte von kohlenstoffarmem Martensit nur 350\u2013390 HV betr\u00e4gt.<\/p>\n\n\n\n

Verspr\u00f6dung<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Verspr\u00f6dung der geschwei\u00dften W\u00e4rmeeinflusszone ist h\u00e4ufig die Hauptursache f\u00fcr Rissbildung und Spr\u00f6dbruch an Schwei\u00dfverbindungen. Spr\u00f6digkeit und Z\u00e4higkeit sind ein Ma\u00df f\u00fcr die Widerstandsf\u00e4higkeit eines Materials gegen Br\u00fcche unter Sto\u00dfbelastung und spiegeln umfassend die Festigkeit und Plastizit\u00e4t des Materials wider. Je h\u00f6her die Spr\u00f6digkeit des Materials, desto geringer ist seine Z\u00e4higkeit und desto schlechter ist seine Widerstandsf\u00e4higkeit gegen Sto\u00dfbelastungen. Da die Mikrostrukturverteilung in der W\u00e4rmeeinflusszone ungleichm\u00e4\u00dfig ist und die Festigkeit mancher Teile sogar viel geringer ist als die des Grundmetalls, kommt es zu starker Verspr\u00f6dung, sodass die Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone zu einer Schwachstelle der gesamten Verbindung wird. Daher wird die Verspr\u00f6dung der Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone untersucht. Das Verspr\u00f6dungsph\u00e4nomen umfasst haupts\u00e4chlich Verspr\u00f6dungsmechanismen wie Grobkornverspr\u00f6dung, Mikrostrukturverspr\u00f6dung und Verspr\u00f6dung durch thermische Reckalterung, um die Z\u00e4higkeit zu verbessern und die mechanischen Eigenschaften der gesamten Verbindung zu optimieren. <\/p>\n\n\n\n

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Geh\u00e4rtet<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone, insbesondere die Schmelzzone und die Grobkornzone, sind Schwachstellen der gesamten Schwei\u00dfverbindung. Daher sollten Ma\u00dfnahmen ergriffen werden, um die Z\u00e4higkeit der Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone zu verbessern. Die Z\u00e4higkeit der Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone l\u00e4sst sich jedoch nicht wie beim Schwei\u00dfen durch Zugabe von Spurenelementen anpassen und verbessern. Sie ist materialbedingt und kann daher nur durch Verbesserung der Z\u00e4higkeit des Materials und einige technologische Ma\u00dfnahmen in einem gewissen Rahmen verbessert werden. Untersuchungen zufolge kann die Z\u00e4higkeit der Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone durch die folgenden zwei Ma\u00dfnahmen verbessert werden.<\/p>\n\n\n\n

Erweichen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Durch Kaltverfestigung oder W\u00e4rmebehandlung geh\u00e4rtete Metalle oder Legierungen weisen in der W\u00e4rmeeinflusszone beim Schwei\u00dfen im Allgemeinen einen unterschiedlich starken Festigkeitsverlust auf. Erweichung oder Festigkeitsverlust in der W\u00e4rmeeinflusszone. Die Erweichung kaltverfestigter Metalle oder Legierungen wird durch Rekristallisation verursacht. Die Erweichung oder der Festigkeitsverlust in der W\u00e4rmeeinflusszone hat relativ geringe Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften von Schwei\u00dfverbindungen, ist jedoch nicht leicht zu kontrollieren.<\/p>\n\n\n\n

4. Auswirkungen auf Materialeigenschaften<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

\u25cfFestigkeit und H\u00e4rte: Die WEZ kann im Vergleich zum Grundmetall unterschiedliche H\u00e4rte- und Festigkeitsgrade aufweisen. Bereiche n\u00e4her an der Schwei\u00dfnaht sind typischerweise h\u00f6heren Temperaturen ausgesetzt und k\u00f6nnen h\u00e4rter und spr\u00f6der werden, insbesondere bei kohlenstoffreichen St\u00e4hlen.<\/p>\n\n\n\n

\u25cf Z\u00e4higkeit: Die Z\u00e4higkeit der WEZ kann durch die Bildung h\u00e4rterer und spr\u00f6derer Mikrostrukturen verringert werden. Dies ist besonders kritisch bei Anwendungen, bei denen Schlagfestigkeit wichtig ist.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfKorrosionsbest\u00e4ndigkeit: Bei einigen Materialien, wie beispielsweise bestimmten rostfreien St\u00e4hlen, kann die Hitze Ver\u00e4nderungen verursachen, die die Korrosionsbest\u00e4ndigkeit beeintr\u00e4chtigen, wie beispielsweise die Ausf\u00e4llung von Karbiden an Korngrenzen.<\/p>\n\n\n\n

5. Bedeutung und Kontrolle<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Strukturelle Integrit\u00e4t: <\/strong><\/p>\n\n\n\n

Verstehen und Steuern der W\u00e4rmeeinflusszone beim Schwei\u00dfen<\/a> ist entscheidend f\u00fcr die Gew\u00e4hrleistung der strukturellen Integrit\u00e4t geschwei\u00dfter Komponenten, insbesondere bei kritischen Anwendungen wie in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und im Bauingenieurwesen.<\/p>\n\n\n\n

Optimierung Schwei\u00dfparameter<\/a>:\u00a0<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u2460W\u00e4rmezufuhr: Durch die Reduzierung der W\u00e4rmezufuhr durch Anpassung von Spannung, Stromst\u00e4rke und Schwei\u00dfgeschwindigkeit kann die Gr\u00f6\u00dfe der W\u00e4rmeeinflusszone (WEZ) reduziert werden. Eine geringere W\u00e4rmezufuhr f\u00fchrt zu schnelleren Abk\u00fchlraten und weniger Zeit f\u00fcr nachteilige mikrostrukturelle Ver\u00e4nderungen.<\/p>\n\n\n\n

\u2461 Zwischenlagentemperatur: Durch die Steuerung der Zwischenlagentemperatur (der Temperatur zwischen den einzelnen Schwei\u00dfdurchg\u00e4ngen) kann die Mikrostruktur der W\u00e4rmeeinflusszone beeinflusst und Eigenschaften wie die Z\u00e4higkeit verbessert werden.<\/p>\n\n\n\n

Vorw\u00e4rmen und W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT):<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u2460Vorw\u00e4rmen: Durch Erhitzen des Materials vor dem Schwei\u00dfen kann die Abk\u00fchlgeschwindigkeit verringert und das Risiko der Bildung unerw\u00fcnschter Mikrostrukturen wie Martensit in St\u00e4hlen minimiert werden. Es tr\u00e4gt auch zur Reduzierung von Eigenspannungen bei.<\/p>\n\n\n\n

\u2461PWHT: Durch die Anwendung von W\u00e4rme nach dem Schwei\u00dfen k\u00f6nnen die in der W\u00e4rmeeinflusszone gebildeten harten Mikrostrukturen geh\u00e4rtet werden, wodurch die Z\u00e4higkeit verbessert und Eigenspannungen reduziert werden.<\/p>\n\n\n\n

Videodemo<\/h2>\n\n\n\n
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