TIG-jälkikäsiteltyjen hitsiliitosten jäännösjännitysten karakterisointi

Abstract

Kandidaatintyö tehdään LUT-yliopiston teräsrakenteiden laboratoriolle. Työn tavoitteena on karakterisoida TIG-jälkikäsittelyn vaikutusta hiili-mangaaniteräksille tehtyjen hitsattujen liitosten jäännösjännityksiin väsymiskestävyyden tarkempaa määrittämistä varten. Työ suoritetaan kirjallisuustutkielmana hyödyntäen aihealueen kirjallisuutta jota on käytettävissä muun muassa SCOPUS tietokannan välityksellä.

Aihealueeseen liittyviä testikohtaisia tietoja kuten materiaaliominaisuudet, TIG-jälkikäsittelyllä saavutettu rajaviivan pyöristyssäteen muutos ja mitatut jäännösjännitykset ennen ja jälkeen TIG-jälkikäsittelyn taulukoidaan. Lisäksi yritetään tunnistaa jäännösjännitysten suuruuteen vaikuttavia tekijöitä ja muita tapauskohtaisesti oleellisia tietoja.

Jäännösjännitysten havaittiin olevan suurempia materiaaleilla, joilla on suurempi myötölujuus ja hitsatun kappaleen geometrian todettiin olevan merkitsevin tekijä jäännösjännitysten syntymisessä. Lisäksi jännitysten jakautuminen oli epätasaisempaa jälkikäsitellyn alueen lähellä ja jännitysten suuruus oli kasvanut hitsin jälkeiseen tilaan nähtynä kaikilla paitsi yhdellä testikappaleen geometrialla. Tutkielmaan löytyneiden tietojen vähäisyys johtuu suurelti vajaavaisesta testikappaleiden mittauksesta ja tietojen ilmoituksesta. Lisäksi havaittiin että jäännösjännitysten tutkintaa jälkikäsiteltyjen hitsisaumojen läheisyydessä on edistettävä.

The bachelor’s thesis is made for the Laboratory of Steel Structures at LUT University. The aim of this thesis is to characterize residual stresses of TIG-dressed welded joints on carbon-manganese steel for use in better determining fatigue strength. The thesis is carried out as a literature study using relevant literature which is available as an example through SCOPUS database.

Applicable information on a case-by-case basis from tests such as material properties, achieved increase of weld toe radius using TIG-dressing and measured residual stresses after TIG-dressing are collected. Additionally, attempts are made to identify any major contributors to scale of residual stresses and other notable information of tests.

Residual stresses were observed to be higher on materials with higher yield strength and geometry of welded sample was found to be the major contributing factor to formation of residual stress. The distribution of stresses was also less homogenous after dressing and the stress levels had risen compared to as welded state on all except one test geometry. Lack of different test cases is largely due to lack of research with applicable or complete data due to unmeasured or unpublished properties of samples. It was also found that increased measuring of residual stresses near the TIG-dressed area has to be carried out.