溶接鋼の疲労とは?
疲労は、溶接鋼部品を含むエンジニアリング コンポーネントの故障の 90% 以上を引き起こします。固定機器の疲労は大きな懸念事項ですが、予測できない負荷がかかるモバイル機器では疲労破壊の影響を受けやすくなります。
疲労とは?
溶接鋼の疲労は、1 回の適用で不十分な大きさの荷重を繰り返し除去して再適用すると発生します。負荷が一定のしきい値を超えると、鋼に微細な亀裂が生じ、それが徐々に臨界サイズに達して予想外に伝播し、構造的な破損を引き起こします。融合の欠如、形状、浸透の欠如などのいくつかの要因は、構造の疲労寿命に影響を与えます。溶接鋼では、設計欠陥が亀裂形成の理想的な場所を提供します。全体として、疲労破壊は急速に発生し、開始段階は存在しません。
疲労寿命とは?
工学における疲労寿命という用語は、構造的な破損が発生する前に溶接鋼が耐えることができる応力サイクルの数を指します。鋼を扱うとき、エンジニアは常に応力の大きさの理論値を使用します。この値を下回ると、応力サイクルの数に関係なく、鋼は最適に機能します。
溶接鋼の疲労寿命をテストするエンジニアは、変形、内部欠陥、溶接技術、および溶接止端部での応力集中に焦点を当てています。
溶接された鉄骨構造と設備の故障を特定する場合、2 つの一般的なタイプの故障があります。
<オール>溶接鋼の疲労
過去数十年にわたり、エンジニアは、溶接鋼の疲労破壊の研究に多くの時間を費やし、時間とエネルギーを費やして、耐用年数を予測し、構造破壊の数を減らすことができるシステムを開発してきました。
疲労関連の故障は破滅的な性質を持っているため、エンジニアが疲労痕跡を検査およびテストするために使用するさまざまな非破壊技術があります。たとえば、目視検査や超音波画像などがあります。ただし、疲労関連の大惨事の防止に役立つ主要な成果は、溶接の設計と作成における疲労の問題に対処する溶接技術に焦点を当てています。
溶接改善テクニック
溶接は本質的に鋼の部品や構造の疲労寿命を縮め、継続的な設計上の課題を提示します。設計者とエンジニアが溶接鋼の疲労寿命と強度を向上させ、その後疲労関連の構造的破損を減らすために使用するさまざまな手法があります。それらには以下が含まれます:
溶接止端の研磨技術
バー グラインダーは、最大 40,000 rpm の速度で移動する高速空気圧グラインダーを使用します。バリ研削は、表面の欠陥を取り除き、溶接金属をベース プレートとブレンドすることで、溶接部に局所的な応力集中を緩和する形状を与えます。このプロセスは、溶接されたつま先から欠陥とアンダーカットを取り除くことに重点を置いています。
ディスクグラインダーは、スラグ介在物とアンダーカットを除去することにより、溶接形状を修正します。バーグラインダーと比較して、高速であるため費用対効果が高くなりますが、疲労亀裂の開始点となる研削痕も残ります。ディスク研削は、疲労事故のリスクを 20 ～ 50% 低減します。これは、バリ研削を使用するよりも比較的低い値です。
溶接止端再溶融技術
溶接止端再溶融技術は、溶接領域を浅い深さに溶融し、溶接継手の疲労強度を大幅に向上させます。再溶解プロセスでは、プラズマ溶接装置またはタングステン不活性ガス (TIG) を使用します。この手法の主な欠点は、プロセスが満足のいくものであったかどうかを評価するのに役立つ検査基準がないことです。
ピーニング方法
2 つの材料を一緒に溶接すると、冷却後の溶接部の収縮によって引張残留応力が発生し、鋼の疲労強度が弱まります。疲労強度を改善する 1 つの方法は、圧縮残留応力を導入することです。これにより、より良い結果が得られます。
ペニング技術は圧縮応力を導入します。これは、ツールまたは小さな金属ボールで表面に衝撃を与えて塑性変形を生じさせる冷間加工プロセスです。最終的に、ペニング プロセスは疲労強度を向上させ、鋼の強度を高めます。
ストレス解消法
ピーニング工法とは異なり、応力除去工法は、収縮によって生じる引張残留応力を軽減する働きがあります。ストレス リリーフ技術は、溶接手順の改善と、溶接を歪める温度の制御に重点を置いています。
いくつかの産業、製造業者、および工具は、部品に溶接鋼を使用しています。機器の故障の原因となる内部要因を理解することは、設計プロセスにとって非常に重要です。溶接鋼を扱う設計者は、最初から疲労の問題に対処する機械を作成できます。製造または溶接が必要な場合は、Swanton Welding にお問い合わせください。当社の革新的な技術と専門の溶接工が、いつでも優れた製品を提供します。
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