Definition
Es ist der Bereich des Grundwerkstoffs, der beim Schweißen nicht aufgeschmolzen wurde, dessen Gefüge und mechanische Eigenschaften sich jedoch durch die Hitze der Schweißung verändert haben.
Viele Leute verwechseln die WEZ mit der verschmolzenen Zone.
Obwohl die Schmelzzone während ihres Schmelzens und Erstarrens viele chemische und metallurgische Umwandlungen erfährt und daher von Hitze oder Temperatur beeinflusst wird, ist sie nicht das, was wir HAZ nennen.
Um die Unterscheidung dieser Definitionen besser zu verstehen, sehen Sie sich bitte das folgende Bild an:
Die Schwäche der WEZ
Die WEZ ist eine Region, die zur Schwachstelle in werden kann eine Schweißverbindung, die unter normalen Bedingungen stark genug wäre.
Dies ist bei Kohlenstoffstählen üblich, wo die WEZ nicht nur weniger widerstandsfähig als das Schweißgut (WM) ist, sondern auch eine Fehlerquelle und die Ursache eines katastrophalen Versagens sein kann.
Auch wenn es weniger widerstandsfähig ist als WM, muss die Qualifizierung eines Schweißverfahrens sicherstellen, dass HAZ stärker ist oder zumindest die Eigenschaften des ursprünglichen Grundmetalls beibehält.
Einige der Gründe für die Zerbrechlichkeit der WEZ eines Kohlenstoffstahls können unten gesehen werden:
- Die Körner in der WEZ wachsen aufgrund von Hitze und Spitzentemperatur. Grobkörnige Mikrostrukturen haben eine geringere Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen und im Allgemeinen eine geringere Korrosionsbeständigkeit.
- Hitze begünstigt auch die Koaleszenz und Sphäronisierung von Stahlkomponenten, wie z. B. Zementit, wodurch die mechanische Festigkeit verringert wird.
- Die typischen thermischen Zyklen beim Schweißen und das schnelle Abkühlen der WEZ können die Bildung einer harten, spröden kristallinen Struktur, bekannt als Martensit, unterstützen und verstärken.
- Die erzeugte martensitische Struktur ist grundlegend für die Wasserstoffabsorption und das Cracken (Kaltcracken). Dieser Riss ist im Allgemeinen für das menschliche Auge nicht sichtbar, kann jedoch die Leistung stark beeinträchtigen oder die Lebensdauer der Ausrüstung verkürzen.
- Die Zunahme der Härte, die durch die neue martensitische Mikrostruktur verursacht wird, verringert die Korrosions- und Schlagfestigkeit.
Eine Beobachtung ist, dass andere Arten von Materialien im Gegensatz zu unserem traditionellen Paradigma eine stärkere HAZ aufweisen können. Daher können andere Erwägungen gelten.
Bereiche einer WEZ
Die obigen Versprödungskonzepte sind generisch. Sie variieren nicht nur von Material zu Material, sondern weisen auch innerhalb der WEZ selbst Variationen auf.
Nach GRONG & AKSELSEN, eine einlagige Schweißnaht kann in Abhängigkeit von der Spitzentemperatur in 5 sehr charakteristische Bereiche unterteilt werden:
- Teilgeschmolzener Bereich: Temperatur nahe dem Schmelzpunkt.
- Grobkörniger Bereich: Spitzentemperatur über 1100 °C.
- Feinkörniger Bereich: Spitzentemperatur knapp über der kritischen Umwandlungstemperatur.
- Interkritischer Bereich: Spitzentemperatur etwas unterhalb der kritischen Umwandlungstemperatur.
- Unterkritischer Bereich: Spitzentemperatur leicht unter AC1- oder AR1-Temperatur.
Die folgende Darstellung liefert eine perfekte Analogie zwischen der thermischen Verteilung, den erreichten Spitzentemperaturen und der Einteilung in Regionen.
Ein Mehrlagenschweißen stellt naturgemäß eine größere Komplexität der Analyse dar, da die folgenden Lagen die vorherigen härten.
Es ist wichtig anzumerken, dass die Verallgemeinerung des obigen Themas nur dem Verständnis (Didaktik) und der Qualitätskontrolle dient.
Die Ausdehnung einer WEZ
Es ist erwähnenswert, dass die WEZ die von Hitze (Temperatur) beeinflusste Zone im Grundmetall ist und nicht gleichbedeutend mit einer erhitzten Zone.
Die Region mit erhöhter Temperatur ist viel größer, aber wir betrachten nur den Bereich, der durch Hitze „betroffen“ oder „geschädigt“ wird, als WEZ.
Siehe unten zwei Makrographen mit Angabe der WEZ. Das Makro auf der rechten Seite ist angesichts der viel dunkleren Farbe der WEZ viel deutlicher.
Die Änderung der Materialeigenschaften hängt hauptsächlich ab von:
- Basismaterial.
- Wärmeleitfähigkeitskoeffizient.
- Vorheiztemperatur.
- Wärmezufuhr.
Basismaterial
WEZ-Eigenschaften hängen grundsätzlich vom thermischen Zyklus und der thermischen Verteilung ab. Und das hängt von der Art des Grundmetalls und dem Schweißverfahren ab.
Je nach Art des zu schweißenden Metalls können die Auswirkungen des thermischen Zyklus sehr unterschiedlich sein.
Im Fall von nicht umformbaren Metallen (zB Aluminium) ist die stärkste Gefügeveränderung das Kornwachstum (oder das Glühen bei kaltverfestigten Legierungen).
Wärmeleitfähigkeitskoeffizient
Der thermische Die Leitfähigkeit des Grundmaterials spielt eine große Rolle.
Wenn der Koeffizient hoch ist, hat das Material eine hohe Abkühlgeschwindigkeit und eine kleine thermisch beeinflusste Zone.
Ein niedriger Koeffizient führt zu einer höheren Wärmekonzentration, einer langsameren Abkühlgeschwindigkeit und folglich zu einer höheren HAZ.
Wärmeeintrag (durch den Schweißprozess)
Die Die durch den Schweißprozess eingebrachte Wärmemenge spielt eine wichtige Rolle, zum Beispiel:
- Das Gasschweißen hat einen hohen Wärmeeintrag, wodurch die WEZ größer wird.
- Laserschweißen hingegen erzeugt eine sehr konzentrierte und begrenzte Wärmemenge, was zu einer kleinen WEZ führt.
- Das Lichtbogenschweißen liegt zwischen diesen beiden Extremen, mit großen Schwankungen zwischen den einzelnen Prozessen entsprechend der Wärmezufuhr.
Englische Version
Erfahren Sie mehr über Schweißen
Zitat
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