OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost...

10
MIZ IIW ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166 157 R. Vallant, D.Djuric, K.Kerschbaumer, N. Enzinger Prevod: Milica Antić Doc. IX-2301-09 OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG MARTENZITNOG ČELIKA VISOKE ČVRSTOĆE VIBRATION STRESS RELIEVE TREATMENT OF WELDED HIGH STRENGTH MARTENSITIC STEEL R. Vallant, D.Djuric, K.Kerschbaumer, N. Enzinger - Graz University of Technology, Inst. For Materials Science and Welding, Kopernikusg. 24, 8010 Graz, Austria Ključne reči: Otpuštanje napona vibracijama, martenzitni čelik visoke čvrstoće, mikrostruktura, zavarivanje u zaštiti gasa, krstasta epruveta, difrakcija X-zraka, merenje deformacije, analiza Barkhausen-ove magnetne buke. Keywords: Vibration stress relieve, high strength martensitic steel, Microstructure, gas metal arc welding, cruciform specimen, X-ray diffraction, deformation measurement, magnetic Barkhausen noise analysis. UVOD Za zavarivanje martenzitnih čelika visoke čvrstoće koriste se austenitni dodatni materijali. Da bi se obezbedio šav bez hladnih prslina ispitivan je čelik ARMOX 500T TM koji ima vrlo malu otpornost na otpuštanje, tako da predgrevanje i termička obrada posle zavarivanja nisu primenljivi. Primena otpuštanja napona vibracijama (VSR) zavarenih konstrukcija od ovih čelika je ono što je sadašnji naučni pristup problemu, a i obavezujući zahtev većine kupaca. U ovom radu je dat pokušaj kvantifikacije uticaja primenjene VSR obrade na zaostale napone. OSNOVNI I DODATNI MATERIJAL Osnovni materijal Osnovni lim je od ARMOX 500T termomehanički valjanog i direktno kaljenog čelika (TM-DQ). Usled finozrne martenzitne mikrostrukture i srednjeg sadržaja ugljenika, mikrostruktura je tipično martenzitna kao što je prikazano na slici 1, što dovodi do visoke čvrstoće i tvrdoće, tabela 1. Slika 1: Martenzitna mikrostruktura lima od ARMOX 500T (sredstvo za nagrizanje Beraha II) Tabela 1: Mehaničke osobine ARMOX 500T u stanju isporuke, (podaci prema SSAB, Švedska, sem tvrdoće) Tvrdoća [HV 10] Udarna žilavost (-40 °C) [J] Napon tečenja R p0,2 [MPa] Zatezna čvrstoća R m [MPa] Izduženje A 5 [%] 490 >20 >1250 1450-1750 >8 Kako hemijski sastav dat u tabeli 2 ukazuje, primenjen je koncept bez legiranja (nema mikrolegirajućih elemenata V, Nb, Ti) tako da ARMOX 500T svoju visoku čvrstoću postiže uglavnom zahvaljujući termomehaničkoj obradi [1].

Transcript of OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost...

Page 1: OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166 157

R. Vallant, D.Djuric, K.Kerschbaumer, N. Enzinger Prevod: Milica Antić

Doc. IX-2301-09

OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG MARTENZITNOG ČELIKA VISOKE ČVRSTOĆE

VIBRATION STRESS RELIEVE TREATMENT OF WELDED HIGH STRENGTH MARTENSITIC STEEL

R. Vallant, D.Djuric, K.Kerschbaumer, N. Enzinger - Graz University of Technology, Inst. For Materials Science and Welding, Kopernikusg. 24, 8010 Graz, Austria Ključne reči: Otpuštanje napona vibracijama, martenzitni čelik visoke čvrstoće, mikrostruktura, zavarivanje u zaštiti gasa, krstasta epruveta, difrakcija X-zraka, merenje deformacije, analiza Barkhausen-ove magnetne buke.

Keywords: Vibration stress relieve, high strength martensitic steel, Microstructure, gas metal arc welding, cruciform specimen, X-ray diffraction, deformation measurement, magnetic Barkhausen noise analysis.

UVOD

Za zavarivanje martenzitnih čelika visoke čvrstoće koriste se austenitni dodatni materijali. Da bi se obezbedio šav bez hladnih prslina ispitivan je čelik ARMOX 500TTM koji ima vrlo malu otpornost na otpuštanje, tako da predgrevanje i termička obrada posle zavarivanja nisu primenljivi. Primena otpuštanja napona vibracijama (VSR) zavarenih konstrukcija od ovih čelika je ono što je sadašnji naučni pristup problemu, a i obavezujući zahtev većine kupaca. U ovom radu je dat pokušaj kvantifikacije uticaja primenjene VSR obrade na zaostale napone.

OSNOVNI I DODATNI MATERIJAL

Osnovni materijal

Osnovni lim je od ARMOX 500T termomehanički valjanog i direktno kaljenog čelika (TM-DQ). Usled finozrne martenzitne mikrostrukture i srednjeg sadržaja ugljenika, mikrostruktura je tipično martenzitna kao što je prikazano na slici 1, što dovodi do visoke čvrstoće i tvrdoće, tabela 1.

Slika 1: Martenzitna mikrostruktura lima od ARMOX 500T (sredstvo za nagrizanje Beraha II)

Tabela 1: Mehaničke osobine ARMOX 500T u stanju isporuke, (podaci prema SSAB, Švedska, sem tvrdoće)

Tvrdoća [HV 10]

Udarna žilavost

(-40 °C) [J]

Napon tečenja Rp0,2 [MPa]

Zatezna čvrstoća Rm [MPa]

Izduženje A5 [%]

490 >20 >1250 1450-1750 >8

Kako hemijski sastav dat u tabeli 2 ukazuje, primenjen je koncept bez legiranja (nema mikrolegirajućih elemenata V, Nb, Ti) tako da ARMOX 500T svoju visoku čvrstoću postiže uglavnom zahvaljujući termomehaničkoj obradi [1].

Page 2: OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena

MIZ IIW

158 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166

Ekvivalent ugljenika, jednačina 1, prema konceptu Uwer-a i Hohne-a [2] iznosi približno 0,44 za stvarni osnovni materijal lima. Ovo znači da je zabranjeno zavarivanje feritnim dodatnim materijalom bez predgrevanja radi sprečavanja hladnih prslina. IIW concept za ekvivalent ugljenika ovde nije primenljiv, jer je vreme hlađenja pri zavarivanju krstaste epruvete vrlo malo (t8/5 ~ 6 s prema konceptu SEW 088) [3].

(1)

Tabela 2: ARMOX 500T- Hemijski sastav u tež.% i ekvivalent ugljenika CET (nominalni i stvarni)

C Si Mn P S Cr Mo Ni

Podaci SSAB <0,32 0,1-0,4 <1,2 <0,015 <0,01 <1,0 <0,7 <1,8

Stvarni mat. lima 0,27 0,26 0,83 0,008 0,0005 0,46 0,33 0,91

Nb V Cu Co Ti Al B CET

Podaci SSAB - - - - - - <0,005

Stvarni mat. lima <0,001 0,028 0,21 0,019 0,003 0,046 0,002 0,44

Dodatni materijal

Za MAG zavarivanje krstaste epruvete napravljene od ARMOX 500T korišćena je visokomanganska austenitna punjena žica sa metalnim punjenjem A7-MC tipa 18/8 Mn (EN ISO 17633-A, T18 8 Mn MM1) prečnika 1,2mm. Hemijski sastav dat je u tabeli 3.

Tabela 3: Punjena žica metalnim prahom A7-MC (tip 18/8Mn) - hemijski sastav (tež.%) čistog metala šava

C Si Mn P S Cr Ni V Ti N

Podaci BSGA 0,1 0,6 6,3 - - 18,8 9,2 - - -

Stvarna MC-žica 0,103 0,55 6,31 0,014 0,011 18,75 9,19 0,05 0,009 0,024 Već decenijama ovaj legirajući sistem se uspešno primenjuje. Prednosti su: visoka zatezna čvrstoća, izduženje pri lomu kao i čvrstoća udara u uslovima zavarivanja. Pregled mehaničkih osobina dat je u tabeli 4. Dodatno, ne postoji osetljivost na hladne prsline i starenje, jer su vodonik i azot rastvoreni u austenitnom metalu šava [4]. Šta više, metal šava nije osetljiv ni na tople prsline, jer ima sadržaj δ-ferita od 5 do 10%[5].

Tabela 4: Mehaničke osobine čistog metala šava tipa 18/8 Mn žice A7-MC (Podaci Bohler Welding, sem tvrdoće)

Tvrdoća [HV 10]

Udarna žilavost

(-1100 °C) [J]

Napon tečenja

Rp0,2 [MPa]

Zatezna čvrstoća Rm [MPa]

Izduženje A5 [%]

182 30 400 600 42

Slika 2: Poprečni presek žice punjene metalnim prahom A7-MC (tip 18/8Mn)-EDXS snimak

Page 3: OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166 159

Na slici 2 prikazan je poprečni presek žice punjene metalnim prahom A7-MC. Za žičanu traku korišćena je legura X2CrNi19 11 (broj materijala 1.4306). Metalno jezgro-punjenje sastoji se od visokokompresovanog Cr-,Ni- i Mn-praha da bi se u čistom metalu šava postigao tip legure 18/8 Mn. EKSPERIMENTALNI POSTUPAK

Postupak zavarivanja

Za zavarivanje u zaštiti gasa (MAG) krstastih epruveta od lima debljine 7 mm od čelika Armox 500T korišćen je postupak zavarivanja sa impulsnim lukom. Za zavarivanje. je korišćen aparat za zavarivanje TPS 3200-Fronius sa specijalnom I/U karakteristikom za punjenu žicu (prečnik 1,2 mm ). Kao zaštitni gas korišćena je mešavina argona sa dodatkom 2,5% CO2 (M12 standardni gas). Četiri ugaona spoja na krstastoj epruveti su zavarena u položenom položaju PA, sa rastojanjem mlaznice od radnog komada 17 mm. Primenjeni parametri daju unos toplote od približno 7,5 kJ/cm pri efikasnosti od 85%. Na krstastoj epruveti nije izvedeno ni predgrevanje ni naknadna termička obrada zbog specifikacije osnovnog materijala.

Tabela 5: Parametri zavarivanja

Parametar Vrednost

Jačina struje zavarivanja I 201 A

Brzina dodavanja žice 10 m/min

Napon zavarivanja U 23,3 V

Brzina zavarivanja v 32 cm/min

Uneta toplota E=U*I*η/v (η=0,85) 7,5 kJ/cm Zavarivanje krstastih epruveta od ARMOX 500T za VSR obradu

Oblik i dimenzije epruvete su rezultat sledećih zahteva:

• Zbog zahteva finalne primene, izvode se samo ugaoni spojevi

• Za VSR obradu poželjna je površina 500 x 120 mm

• Za merenje zaostalih napona difrakcijom X-zraka u poprečnom i podužnom pravcu dve šipke ne smeju biti duže od 18 mm.

• Ovaj oblik epruvete je pogodan za ispitivanje zamora

Redosled 4 pojedinačna ugaona spoja prikazan je na slici 3. Zavareni spojevi su izvedeni automatski na zavarivačkom stolu sa konstantnom brzinom i fiksiranim pištoljem za zavarivanje.

WELD-zavareni spoj

Slika 3: Dimenzije krstastih epruveta (levo) i podešavanje za zavarivanje (jedan ugaoni spoj)

Page 4: OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena

MIZ IIW

160 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166

Ispitivanje tvrdoće

U cilju određivanja čvrstoće spoja kao i uticaja količine unete toplote na lim od čelika Armox 500T, izmerene su tvrdoće po Vikersu HV 5 preko cele unutrašnje zone zavarivanja. Otpuštanje napona vibracijama (VSR)

Kako se na zavarenu krstastu VSR epruvetu ne može direktno fiksirati vibrator, ona je postavljena na čelični lim dimenzija 500x600x80 mm3. Elektromotor je čvrsto vezan vijcima za čelični lim tako da prenosi vibracije na postavljenu epruvetu. Ovaj sistem je elastično poduprt na apsorber vibracija. Ovo je uobičajena praksa kompanije za VSR, slika 4. Mašina za VSR radi potpuno automatski, npr. softver generalno traži pet frekvencija predstavljenih najvećim amplitudama vibracija. Ove frekvencije leže u opsegu između 1880 i 3340 o/min vibratora. Vreme obrade je bilo oko 20 minuta, a definisano je preko koeficijenta distorzionog faktora.

SPECIMEN-epruveta; FASTENING PLATE- plooča za pričvršćivanje

Slika 4: Eksperimentalno podešavanje za VSR obradu Analiza zaostalih napona korišćenjem difrakcije X-zraka na VSR epruvetama

Makroskopski zaostali naponi (1. reda) mereni su korišćenjem difraktometra X-zraka. Merenja su sprovedena na osnovnom materijalu lima u podužnom i poprečnom pravcu u odnosu na zavarivanje. Nije bilo moguće meriti zaostale napone direktno na zavarenom spoju, zbog njegovog orijentisanog očvršćavanja i skretanja X-zraka.

Uređaj koji je korišćen je Sresstech 3000 G3 difraktometar X-zraka. Parametri merenja su:

• Radijacija Cr-Kα (talasna dužina: 0, 2289649 nm)

• Vreme izlaganja:60-100 s

• Osvetljene tačke: 1mm u prečniku

• Metoda izračunavanja: unakrsna korelacija

• Metoda ocenjivanja: sin2ψ

• Jungov modul: 211 GPa

• Poasonov koeficijent v= 0,3

• Interference: Milerov spisak211 hkl

Merenje deformacije

Epruvete su merene uređajem GOM Atos III senzora projekcije spoljnih ivica. Osnovu čini uređaj za projekciju spoljnih ivica i dve CCD kamere. Za izračunavanje apsloutne fazne funkcije projektuju se na objekat različita siva obojenja i modeli faznog pomeranja i snimaju obema kamerama. Iz slika sivog obojenja i pomeranja faza izračunava se apsolutna fazna funkcija za svaku kameru.

Page 5: OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166 161

Sa poznatom kalibracijom senzora mogu se izračunati tačne i sa visokom rezolucijom koordinate objekta, primenom novog algoritma korelacije [6].

Korišćeni sistem GOM Atos III je u mogućnosti da izmeri epruvete sa rezolucijom od 0,05 mm. Za bolji optički kontrast koristi se beli sprej. Dodatno se još obeležavaju bele tačke na epruveti radi lakše orijentacije softverskog sistema, slika 5. Ova metoda je korišćena za potvrđivanje rezultata analize zaostalih napona X-zracima.

AXIAL-osni; TRANSVERSE-poprečni;SIDE-strana;DISTANCE-rastojanje

Slika 5: Pripremljene VSR krstaste epruvete za ATOS merenje projekcija spoljnih ivica (bele tačke) Analiza Barkahausen-ove magnetne buke

Feromagnetni materijali se sastoje od malih magnetnih oblasti koje liče na pojedinačne šipkaste magnete, zvane domeni. Svaki domen se magnetiše duž određenog kristalografskog pravca lake magnetizacije. Oni su razdvojeni jedan od drugog granicama poznatim kao zidovi domena.

Neko primenjeno magnetno polje će uzrokovati pomeranje zidova domena. U cilju postizanja toga, domen sa jedne strane zida će rasti, dok se domen sa suprotne strane zida smanjuje. Rezultat je promena ukupne magnetičnosti uzorka.

U namotaju žice provodnika u blizini uzorka u kojem se zidovi kreću, rezultujuća promena magnetičnosti će izazvati električni impuls u namotaju. Prof. Barkhausen je dokazao 1919.g. da process magnetizacije, koji je okarakterisan histerezisnom krivom, u suštini nije kontinualan, već je sastavljen od malih, isprekidanih koraka kada se magnetni domeni kreću pod primenjenim magnetnim poljem. Kada se električni impulsi proizvode svim kretanjima domena zajedno, nastaje signal kao buka koji se naziva Barkahausen-ova buka.

Barkahausen-ova buka ima spektar snage koji počinje od frekvence magnetizacije i prelazi 2MHz u većini feromagnetičnih materijala. Ona eksponencijalno opada kao funkcija rastojanja pri prolasku kroz material. Ovo je primarno zbog toga, što vrtložna struja opada pri širenju elektromagnetnih polja koja stvaraju kretanje zidova domena. Veličinu opadanja određuje dubina sa koje se inforamcija može javiti (dubina merenja). Glavni faktori koji loše utiču na ovu dubinu su:

1. Opseg frekvenci analiziranog signala Barkhausen-ove buke i

2. Provodljivost i permeabilnost materijala koji se ispituje

Dubina merenja za krstaste epruvete je bila približno 1 mm.

Dve važne karakteristike materijala će loše uticati na intenzitet signala Barkausen-ove buke. Jedan je prisustvo i raspodela elastičnih napona koji će uticati na način izbora domena i zatvaranja u njihov lakši pravac magnetizacije. Ovaj fenomen elastičnih osobina koji su u interakciji sa strukturom domena i magnetnim osobinama materijala naziva se “magnetoelastična interakcija”.

Kao rezultat ovoga u materijalu sa pozitivnom magnetnom anizotropijom (kao što je kod većine čelika) pritisni naponi će smanjivati intenzitet Barkhausen-ove buke dok će zatezni naponi, povećavati. Ova činjenica se može koristiti tako

Page 6: OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena

MIZ IIW

162 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166

što se merenjem intenziteta Barkhausen-ove buke može odrediti udeo zaostalih napona. Merenje se takođe odnosi na pravac principskih napona [7].

Kontaktna površina sonde je bila 8 mm2. Na slici 6 je prikazano podešavanje kao i 15 mernih tačaka u tri linije 1, 2 i 3 levo i desno u odnosu na ugaone spojeve krstaste epruvete. Crne linije označavaju determinisane ose glavnih napona.

Slika 6: Merne tačke za analizu Barkhausen-ove buke

REZULTATI

Metalografija i rastvaranje

Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena je na metalografskim presecima na približno 25%. Prema modifikovanom Schaeffler-ovom dijagramu na slici 7 rastvoreni (mešani) metal šava leži u martenzitno-austenitnoj oblasti .

Mikrostruktura dobijena optičkim mikroskopom pokazuje austenitnu matricu sa naizmeničnim trakama martenzita i delta ferita upravno na pravac očvršćavanja, slika 8. Ova pojava je tipična za tip 18/8Mn metala šava s obzirom na nestabilni austenit koji se može očekivati iz položaja mešanog metala šava u Šeflerom dijagramu (slika 7).

Slika 7: Modifikovani Šeflerov dijagram - Ocena očekivanih faza u mešanom metalu

šava 18/8Mn (A7-MC) /Software NIROWARER, SLV Rostock

Page 7: OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166 163

Slika 8: Mikrostruktura u korenom delu šava, koja pokazuje površine martenzita i delta ferita u austenitnoj matrici

Na slici 9 prikazana je mapa tvrdoća po Vikersu HV 5. Može se uočiti da je metal šava (približno 130 HV 5) prilično mek u odnosu na osnovni materijal (približno 550 HV 5). Tvrdoća ZUT je meka u poređenju sa osnovnim materijalom lima.

Nepoželjna meka zona sa približno 350 HV 5 je zbog male otpornosti na otpuštanje martenzitnog Armox 500 T čelika. Pokušaj da se oceni uticaj primenjenog VSR tretmana merenjem tvrdoće nije bio uspešan, zbog velikog gradijenta tvrdoće koji se javlja u zoni zavarivanja.

Slika 9: Mapa tvrdoća zone zavarivanja po Vikersu HV5

Analiza zaostalih napona X-zracima

Pomoću X-zraka moguće je naći karakteristične promene u podužnim i poprečnim zaostalim naponima pre i posle VSR obrade. Treba uzeti u obzir da su naponi mereni X-zracima ograničeni na one vrlo blizu površine, t.j. maksimalno 20 µm posle elektrolitičke pripreme. Na sl. 10 su prikazani podužni i poprečni naponi za stranu 1 krstaste epruvete na rastojanju do 25 mm od linije stapanja.

Merenje uz visoku optičku rezoluciju GOM Atos III

Makro zaostali naponi smanjuju se lokalnom plastičnom deformacijom. Zato se može očekivati deformacija pri promeni zaostalih napona. Iz tog razloga su epruvete merene uređajem GOM Atos III zasnovanom na trouglastom principu, pre i posle VSR obrade, sa tačnošću od 0,05 mm. Ova metoda je korišćena kao podrška analizi zaostalih napona X-zracima.

Page 8: OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena

MIZ IIW

164 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166

Slika 10: Rezultati analize X-zracima zaostalih napona, strana 1 (podužno i poprečno na pravac zavarivanja)

Slika 11: Podešavanje za merenje krstaste epruvete optičkim mernim uređajem GOM Atos IIIR, (levo); Nisu nađene makroskopske plastične deformacije pri uporednim merenjima pre i posle VSR, (desno)

Na slici 11 desno su dati zbirno rezultati optičkog merenja pre i posle VSR obrade radi vizuelizacije razlika koje predstavljaju deformaciju. Za upoređenje geometrije korišćena je metoda najboljeg položaja, t.j. softver koristi dve slike zajedno koristeći minimalne razlike.

Upoređenjem geometrija nisu otkrivene značajne razlike pri poređenju pre i posle VSR obrade. Ovo znači da se nikakva deformacija ne dešava vezano za VSR pri tačnosti merenja od 0,05 mm. Tačke različite obojenosti na slici 11 (desno) javljaju se zbog rukovanja epruvetama između mereenja.

Analiza Barkhausen-ove magnetne buke i fraktalna dimenzija

Rezultat ove analize je veća promena zaostalih napona (merna dubina približno 1 mm.). Na slici 12 prikazani su rezultati za pet mernih tačaka na liniji 1 (slika 6). Podužni naponi se menjaju iz zateznog u pritisni napon posle prve i druge VSR obrade. Rezultati za poprečne napone su drugačiji t.j. manje promene i povećanje zateznih napona.

Rezultati merenja zaostalih napona korišćenjem anlize Barkhausen-ove magnetne buke. Pre (0) posle prve (1) i posle druge (2) VSR obrade - pet mernih tačaka na liniji 1

Za linije 2 i 3 (nisu ovde prikazane) promene su vrlo različite u odnosu na liniju 1. Sve zajedno ukazuje da ne postoji jasna tendencija uticaja VSR obrade na zaostale napone, t.j. zapaženo povećanje ili smanjenje zaostalih napona je slučajno.

Treba uzeti u obzir da je korišćenaa analiza Barkhausen-ove magnetne buke (BNA) bila kalibrisana automatski, korišćenjem matematičke metode. Za dobijanje apsolutnih vrednosti nivoa napona mora se sprovesti na nekoliko mernih tačaka kalibracija, korišćenjem npr. metode bušenja otvora.

Page 9: OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166 165

Dodatni promenljivi parameter koji proizilazi iz BNA je takozvana fraktalna dimenzija (FD). Ovo je mezoskopski parameter koji opisuje status oštećenja materijala. Veća vrednost FD znači veće oštećenje ili klizanje po granicama zrna [8].

Slika 12: Rezultati merenja zaostalih napona korišćenjem anlize Barkhausen-ove magnetne buke. Pre (0) posle prve (1) i posle druge (2) VSR obrade - pet mernih tačaka na liniji 1

Slika 13: Fraktalna dimenzija za različite uslove obrade (S1,S4…lokacija; V…pre VSR, E… uslovi

pričvršćivanja, B1… posle prve obrade, B2… posle druge obrade Na slici 13 prikazan je porast FD parametra posle prve i druge VSR obrade, tj. povećanje oštećenja na granicama zrna. Za naredne VSR obrade očekivano je povećanje nastajanja ravni klizanja (mezoskopska struktura), tj. povećanje oštećenja.

ZBIRNI PRIKAZ

• Izvedeni su zavareni spojevi na visokočvrstom martenzitnom čeliku Armox 500 T korišćenjem austenitnog dodatnog materijala za VSR obradu. Meka zona koja je ostvarena je dovoljno jaka i tvrđa je od austenitnog metala šava.

• Smanjenje makroskopskih zaostalih napona nije ostvareno VSR obradom prema merenju X-zraka. Ovaj rezultat je potvrđen činjenicom, da se posle VSR obrade ne uočava značajna deformacija posle VSR obrade i prema optičkim merenjima visoke rezolucije.

• Analiza Barkhausen-ove magnetne buke (BNA) pokazuje veću promenu u zaostalim naponima posle VSR ali nije uočena jasna tendencija.

• Ocena fraktalne dimenzije iz BNA jasno pokazuje povećanje oštećenja na granicama zrna vezano za obradu VSR.

Page 10: OTPUŠTANJE NAPONA VIBRACIJAMA ZAVARENOG … · Metalografija i rastvaranje Srednja vrednost uvarivanja (penetracije) četiri odvojena ugaona spoja na krstastoj epruveti određena

MIZ IIW

166 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (4/2009), str. 157-166

ZAKLJUČAK

VSR obrada ima samo ograničen uticaj na stanje makroskopski zaostalih napona ali se mora uzeti u obzir povećanje oštećenja mikrostrukture. Potrebno je sprovesti detaljnija istraživanja vezana za zaostale napone i oštećenja mikrostrukture. Za unapređenje uporedivosti dobijenih rezultata merenja zaostalih napona potrebno je primeniti metodu bušenja otvora.

LITERATURA

[1] V. Fedchun, M. Dilmore: Stell with high strength and toughness; Advanced Materials and Processes, July 2006; pp. 33-36

[2] D. Uwer und H. Höhne: Charakterisierung des Kaltriβverhaltens von Stählen beim Schweiβen, Schweiβen und Schneiden 43 (1991), Heft 4, S.195-199

[3] SEW 088 (Stahl Eisen Werstoffblatt): Schweiβgeeignete Feinkombaustähle / Weldable fine grained steel, Richtlinie für die Verarbeitung, besonders für das Schmelzschweiβ

[4] J.C. Lippold, D.J. Kotecki: Welding Metallurgy and Weldability of Stainless Steels; Wiley 2005, ISBN 0-471-47379-0

[5] E. Perteneder et.al. Einfluβ der Primäkristallisation und des Deltaferitts auf das Heiβriβverhalten; Sonderdruck aus der “Schweiβtechnik” Jahrgang 1979 Nr. 3, S. 33-39

[6] D. Bergmann et al. (GOM mbH, Braunschwieg, Germany): Advanced 3d-Fringe-Projection-Systems; 1997 (8 pages)

[7] J. Pacyna and A. Kokosza: Residual Stress Measurements in Steel Mill Roll Using Magnetic Barkhausen Noise Analysis, NDT. Net- August 1999, Vol. 4 No.8

[8] J. Schreiber: Bewertung der Ermüdung und Restlebensdauer anhand der fraktalen Dimension von Verformungsstrukturen. Fraunhofer IZPF-Dresden 2004.

Vesti

Takmičenje metalaca Novog Sada U Novom Sadu u Srednjoj mašinskoj školi, 22. i 23. maja 2009. godine, održano je 39. Takmičenje metalaca grada Novog Sada i opština. Ukupno je učestvovalo 13 radnika iz 12 preduzeća: “Petar Drapšin” AD - Novi Sad, ATB “Sever” – Subotica, “Valjaonica bakra Sevojno” – Sevojno, “Neobus” A.D. - Novi Sad, “Pobeda - Metalac” A.D. - Novi Sad, “NIS – Naftagas – Pogon održavanje” – Zrenjanin, “Motins” A.D. - Novi Sad, “FKL” – Temerin, “BG Group – Jugoalat” A.D. - Novi Sad, “Auto – coop” A.D. - Novi Sad, “NIS Petrol Rafinerija Nafte” - Novi Sad, JKP “Stan” - Novi Sad. Takmičenje je održano u šest disciplina i to:

1. Bravar alatničar (6 takmičara),

2. Metalobrusač (5 takmičara),

3. Metalostrugar (14 takmičara),

4. Metaloglodač (8 takmičara),

5. REL (E) zavarivač (1 takmičara),

6. Gasni zavarivač (3 takmičara).

Takmičari su pokazali zavidno znanje, kako na teoretskom delu ispita, tako i na praktičnom delu. Na jesen sledi Republičko takmičenje, a jedini grad koji organizuje takvo takmičenje je grad Novi Sad, koji je takmičenje proglasio otvorenim, kako bi mogli učestvovati i takmičari iz okolnih gradova ali i šire, iz cele Srbije. Svi takmičari iz dve discipline zavarivanja (gasno i REL) dobili su besplatnu pretplatu na časopis Zavarivanje i zavarene konstrukcije za 2009. godinu. Na taj način i pored ostalog vršimo afirmaciju naše struke, a na republičkom nivou imamo i takmičenje za TIG, MIG i MAG postupak zavarivanja.

Mr. Jovica Dačić, dipl. ing.maš.