Ny forskning för bättre utmattningshållfasthet i svetsar

sep 14, 2017 | Okategoriserade

Idag finns det både krav och önskemål om att producera lättare strukturer inom såväl bil- som flygindustrin. Ett sätt att minska vikten är att använda höghållfasta stål och sammanfoga dem med svetsning. Utmattning, framför allt i svetsar, kan dock begränsa användningen. En ny avhandling från Högskolan Väst visar hur två olika förbättringsmetoder kan öka utmattningslivslängden på komponenter i höghållfasta stål.
Trots att svetsning använts i cirka 100 år och svetstekniken utvecklats kraftigt, är fortfarande svetsen ofta en svag länk i en konstruktion. Speciellt gäller detta konstruktioner som utsätts för snabbt varierande laster, så kallad utmattning. Exempel på detta är framförallt fordon av olika slag. Normalt består exempelvis chassidelar av helgjutna eller smidda stycken, vilka skulle kunna ersättas av delar tillverkade med denna nya teknik. Tyvärr begränsas möjligheten att använda höghållfasta stål ofta av svetsarnas utmattningshållfasthet.
– Detta är ett viktigt område att öka kunskapen kring. Man vet att i upp till 90 procent av fallen då maskiner går sönder beror det på utmattning, så det läggs mycket kraft i industrin på att hitta lösningar på problemen, säger Ebrahim Harati.
Det projekt som Ebrahim Harati jobbat med handlar om att minska vikten på chassin till lastvagnar. Projektet sker i samarbete med Volvo Trucks och svetsföretaget Esab.
– Det finns en stark efterfrågan från fordonsindustrin på lättare material för att kunna minska bränsleförbrukningen. För att utveckla mer miljövänliga fordon, behöver man använda stål med allt högre hållfasthet och som kan användas i klenare dimensioner som därmed väger mindre, säger Ebrahim Harati.
Två olika metoder att förbättra utmattningshållfastheten
En viktig aspekt som undersöks av Ebrahim Harati och hans kolleger är utmattning, framför allt i svetsar och hur tillverkningen av svetsade strukturer utsatta för utmattning kan förbättras för framtiden. En möjlig lösning är att använda så kallade förbättringsmetoder för att höja utmattningshållfastheten. I denna avhandling har effekten av två olika förbättringsmetoder undersökts: HFMI-behandling (High Frequency Mechanical Impact) och användning av tillsatsmaterial med låg fasomvandlingstemperatur (Low Transformation Temperature, LTT).
– De huvudsakliga målen med forskningen har varit att dels öka förståelsen för de faktorer som kontrollerar utmattningshållfastheten och dels undersöka hur förbättringsmetoderna (HFMI- behandling respektive användandet av LTT- tillsatsmaterial) påverkar utmattningsegenskaperna hos svetsar i höghållfasta stål, berättar Ebrahim Harati.
Resultaten visade bland annat att användningen av LTT-tillsatsmaterial ökade utmattningshållfastheten hos svetsar i stål med olika sträckgräns (den högsta spänning som ett material tål utan att deformeras). För en typ av svetsar, så kallade stumsvetsar, var den karakteristiska utmattningshållfastheten för LTT-svetsar upp till 46 procent högre jämfört med motsvarande svetsar utförda med konventionella tillsatsmaterial. I en annan typ av svetsar, så kallade kälsvetsar, uppnåddes en maximal förbättring av 132 procent vid användning av LTT-svetsar. Ökningen i utmattningshållfasthet berodde på de lägre dragspänningarna, eller i vissa fall tryckspänningar, som producerades nära svetstån i LTT-svetsar.
Det gjordes också studier som visader att ökningen av utmattningshållfastheten genom HFMI-behandling berodde på den kombinerade effekten av modifieringen av svetstå-geometrin, ökning av ythårdheten samt införande av kompressiva restspänningar i det behandlade området. Det slogs fast att restspänningen hade en relativt större effekt än svetståns geometri på utmattningshållfastheten hos svetsar. En högre utmattningshållfasthet för HFMI-behandlade konventionella svetsar observerades också, jämfört med obehandlade svetsar med liknande svetståradie men med olika restspänningar.
Ytterligare resultat
En annan del av forskningen visade att användandet av LTT-tillsatsmaterial skapade tryckspänningar i alla riktningar vid svetstån nära ytan. Det konstaterades dessutom att det finns mycket branta spänningsgradienter både tvärs svetsriktningen och i djupled vid svetstån. På grund av svårigheter att noggrant mäta restspänningar lokalt vid svetstån, relateras oftast restspänningar några millimeter från svetstån till utmattningslivslängden, både i litteraturen och i rekommendationer. Denna undersökning visar emellertid att man måste vara försiktig när man kopplar dessa till utmattningslivslängden, särskilt för LTT-svetsar, eftersom spänningen i grundmaterialet några millimeter från svetsen kan skilja sig mycket från spänningen lokalt vid svetstån.

Nummer 4/2021

Nu finns sista numret för våren 2021 ute. Läs om den  världskända svenska tillverkaren av flugfiskerullar. Ett besök hos Thules som fortsätter att satsa friskt......

Unik satsning: Öppnar Virtual Campus

För att attrahera nya studenter satsar Högskolan Väst på ny teknik. Ett långsiktigt mål om större digital närvaro har snabbats på nu under Corona när man inte kunnat...

Ingenjörsutbildningar som gör svensk industri vassare

Den snabba teknikomställningen ställer helt nya kompetenskrav på industrins medarbetare. Högskolan Väst möter utmaningen med ett tiotal spetsutbildningar inom...

Mässan lanserar i år en digital mötesplats

Svensk tillverkningsindustri är livsviktig. Det har aldrig varit så tydligt som under Corona-pandemin. Effekterna är tydliga och utmaningarna är nya och många – men...

Nu erbjuder skolan fler korta kurser för industrin

Coronakrisen har slagit hårt mot svenska företag. Att ha förmågan att ställa om kan vara avgörande för att hantera de negativa effekterna. En del av...

Läs senaste nummer i Påsk

Under påsken uppdaterar vi inga nyheter dock så finns det många intressanta artiklar & pressreleaser. Tryck här för att läsa senaste numret

Nya keramiska material och produkter visas i höst

I mitten på mars beslytade mässarrangören att Advanced Engineering flyttas till den 2-3 september p.g.a. Corona-viruset och rådande restriktioner. Som vi alla har hört,...

Förvärv av keramiska verksamhet

Den 2 september 2019 har KYOCERA Fineceramics Group förvärvat Aliaxis Utilities & Industry AB’s nordiska keramiska verksamhet tillsammans med FRIATEC GmbH’s –...

Läs Nr5/2019

Vi förbereder oss inför årets mässa EMO 2019 som går i slutet på September. Vi har besökt Yaskawa i Torsås där de flesta Yaskawa-robotar som ska levereras i Europa, för...

Läs Nr4/2019

Vi har mät pulsen på Control 2019 i Stuttgart, besökt öppna hus så som Värnamo IndustriExpo samt Maskin AB A Fransson. Detta och mycket mer kan ni läsa i sista numret...

Läs Nr3/2019

I senaste numret finns det många trevliga inslag. Vi fortsätter med krönika ifrån SVMF. Vi har besökt flera världstillverkare så som Trumpf i Tyskland, Sandvik Coromant...

Läs Nr2/2019

Medans maskinen jobbar kan du alltid läsa senaste numret av Aktuell Produktion, antigen digitalt eller i papperform. I senaste numret finns det många trevliga inslag....

Läs Nr 1/2019

Oavsett hur du gillar att läsa tidningen, digitalt eller i pappersformat finns nu första numret för 2019 ute! Vi har premiär för en återkommande krönika i varje nummer...

44 miljoner: En julklapp som heter duga

Glädjen är stor på Högskolan Väst. Nu kan högskolan än mer kraftfullt vara med och stärka svensk industri. I dagarna beviljades samtliga ansökningar till finansiären...

ABUS krokvåg för traverser – ger exakta fördelar

Att veta vikten av det man lyfter är viktig information. Det kan vara olika behov t ex lastning på lastbil, beräkna materialåtgång för produktion, underlag för...

Läs nummer 8

Oavsett hur du gillar att läsa tidningen digitalt eller papperstidningen finns sista numret för året ute nu. I detta nummer kan ni läsa om EuroBLECH världens största...

Nytt avtal stärker industrins konkurrenskraft – Elmia och SVMF i fortsatt samarbete

Elmia förlänger samarbetsavtalet med branschorganisationen SVMF för mässan Elmia Verktygsmaskiner. Samarbetet stärker det långsiktiga arbete som redan påbörjats för att...

SVMF och MTAS fusioneras den 1 januari 2019

MTAS fusioneras in i SVMF. SVMF blir därmed en starkare, bredare och kraftfullare förening. SVMFs kansli flyttar i samband med fusionen till Teknikföretagens...

Industrin i förändring. Riktning framåt.

I en värld i stor förändring hittar industrin nya vägar genom innovation och starka samarbeten. Som Sveriges största industrievent har Elmia Subcontractor i år, mer än...

Stort intresse kring svenskt industri- och innovationsprojekt

– Intresset är väldigt stort för vårt Innovation Race. En av de inbjudna innovatörerna frågade om hon fick ta med sig kollegor om de stod för sina egna kostnader. Linda...

Maskinbetjäning

Robotar

Tillbehör