M7 Schweißen: Union Metallurgy

Thema

Die Schweißquelle, sei es ein Lichtbogen oder ein anderes konzentriertes Wärmeverfahren, führt dem Metall Wärme zu, die sich mit der Quelle während des Schweißvorgangs mitbewegt. Diese Wärmezufuhr bewirkt den in diesem Modell beschriebenen transienten Temperaturzyklus im Metall. Bewegt sich die Schweißquelle langsamer, ist bei gleicher Leistung die Wärmezufuhr an jedem Punkt des Metalls während des Durchgangs höher.

Laut Rosenthal-Modell bestimmt diese Wärmezufuhr das transiente Temperaturfeld, das sich im Metall um die bewegte Schweißquelle herum ausbildet. Dieses Modell beschreibt, wie die Temperatur an jedem Punkt im Metall beim Annähern der Schweißquelle rasch ansteigt, ein Maximum erreicht, wenn die Quelle diesen Punkt passiert, und dann wieder abfällt, wenn sich die Schweißquelle entfernt und die Wärme sich im restlichen Metall verteilt. Diese höhere Wärmezufuhr bedeutet laut Rosenthal-Modell, dass die maximale Temperatur an jedem Punkt im Metall höher ist und länger erhöht bleibt.

Dieses transiente Temperaturfeld definiert an jedem Punkt im Metall sowohl die Abkühlgeschwindigkeit, mit der dieser Punkt nach dem Durchgang der Schweißquelle wieder Umgebungstemperatur erreicht, als auch die Breite der Wärmeeinflusszone (WEZ): den Bereich um die Schweißnaht, der eine ausreichend hohe Temperatur erreicht hat, um sein ursprüngliches Mikrogefüge zu verändern, ohne zu schmelzen. Durch diese höhere Wärmezufuhr ist die Abkühlgeschwindigkeit gemäß diesem transienten Temperaturfeld geringer, und folglich ist die Breite der Wärmeeinflusszone größer.

Daher zeigt dieses Modell mit seinem transienten Temperaturzyklus und der Wärmeeinflusszone (WEZ) letztlich, dass die Abkühlgeschwindigkeit innerhalb der WEZ unerwünschte Phasenumwandlungen im Metall hervorruft: Zu schnelles Abkühlen kann ohne gezieltes Abschrecken einen unerwünschten Anteil an sprödem Martensit erzeugen; umgekehrt kann zu langsames Abkühlen übermäßiges Kornwachstum innerhalb derselben WEZ begünstigen. Da die Schweißquelle, die dieses Modell initiiert hat, letztendlich die Abkühlgeschwindigkeit in der gesamten beschriebenen Kette steuert, ist die Anpassung der Wärmezufuhr und der Geschwindigkeit der Schweißquelle in der Praxis der Weg, um diese unerwünschten Phasenumwandlungen in der Wärmeeinflusszone zu verhindern.

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