Högfrekvent stötbehandling

En HiFIT-behandlad montering

Högfrekvent slagbehandling eller HiFIT – Metod är behandling av svetsade stålkonstruktioner vid svetsövergången för att öka utmattningshållfastheten.

Funktioner

Hållbarheten och livslängden hos dynamiskt belastade, svetsade stålkonstruktioner bestäms i många fall av svetsarna, särskilt svetsövergångarna. Genom selektiv behandling av övergångarna ( slipning (slipande skärning) , abrasiv blästring , hamring , etc.), ökar hållbarheten hos många konstruktioner avsevärt. Hamringsmetoder har visat sig vara särskilt effektiva behandlingsmetoder och har inom det gemensamma projektet REFRESH studerats och utvecklats omfattande. HiFIT-processen (High-Frequency Impact Treatment (även kallad HFMI (High Frequency Mechanical Impact))) är en sådan hammarmetod som är universellt användbar, kräver endast en lågteknologisk utrustning och erbjuder fortfarande hög reproducerbarhet och möjlighet till kvalitetskontroll.

Drift

HiFIT hammare

HiFIT-hammaren arbetar med ett härdat stift med en kula som vilar på arbetsstycket med en diameter D på 3 mm. Denna stift hamras med en justerbar intensitet på cirka 180–300 Hz vid svetstån. Lokala mekaniska deformationer uppstår i form av ett behandlingsspår. Svetstån deformeras plastiskt. Den inducerade kvarvarande tryckspänningen förhindrar att spåret spricker och sprickutbredningen på ytan.

Bevis

International Institute of Welding Technology IIW publicerade riktlinjen "Recommendations for the HFMI Treatment" i oktober 2016. En översikt över högre frekvenshammare (HFMI) presenteras, och rekommendationer för korrekt tillämpning av metoden och kvantitativa mätningar för kvalitetssäkring riktlinjen ger underlag för mätningar av HFMI förbättrade svetsfogar på basis av alla kända spänningsberäkningskoncept.

I ett flertal experiment vid olika institut och universitet kunde en 80- till 100-procentig ökning av utmattningshållfastheten och en 5- till 15-faldig ökning av svetslivslängden påvisas. Det mest omfattande forskningsprojektet var från 2006 till 2009 "REFRESH – livslängdsförlängning av befintliga och nya svetsade stålkonstruktioner (P702). I detta forskningsprojekt utvecklades HiFIT-anordningen och gjordes färdig för produktion. Denna rapport finns tillgänglig i bokform på FOSTA (Forschungsvereinigung Stahlanwendung eV) och kan beställas under nummer ISBN 978-3-942541-03-9 Boken innehåller detaljerade vetenskapliga verifikationer och valideringar.

Steg i HiFIT-metoden

HiFIT-metoden kan tillämpas på såväl befintliga som nya stålkonstruktioner.

Preliminära steg

För en riktad behandling krävs övergångens synlighet och tillgänglighet i de svetsade områdena. Befintliga strukturer förbereds vanligtvis vid övergången för ytbehandling . Delarna ska vara fria från lös rost och gammal färg. Vid behov krävs tidigare sandblästring .

Apparaten arbetar med en tryckluftsförsörjning på 6–8 bar.

Steg

HiFIT-anordningen placeras manuellt på den behandlade svetsövergången och under behandlingen, längs denna körning.

Resultat

Genom lokala transformationer deformerades svetstån plastiskt och stelnade. Efterbehandlingsspårets djup bör vara mellan 0,2 och 0,35 mm. Underskärningen vid svetstån känns inte längre igen.

Processsäkerhet

Genom visuell inspektion undersöks den behandlade regionen. Behandlingsdjupet kan kontrolleras med en speciell mätare. En digital visning av drifttrycket låter användaren styra hela processen.

HiFITs ekonomiska betydelse

Livstidsförlängning

Vid applicering på befintliga konstruktioner kan livslängden förlängas avsevärt. Om inga makroskopiskt synliga sprickor finns är HiFIT ett mycket lämpligt saneringsverktyg. Med snabb sanering av befintliga strukturer är det praktiskt taget ingen skillnad i livslängden för nya behandlade svetsar. Detta ger möjlighet att använda befintliga konstruktioner långt utöver den planerade livslängden. HiFIT-metoden används mycket effektivt t.ex. vid motorvägsbroar i ihåliga stålkonstruktioner i farten. Kostnaderna för återuppbyggnad är låga jämfört med konventionella metoder. I den kommersiella fordonsindustrin och andra industrier behandlas starkt belastade svetsar på befintliga och nya strukturer med HiFIT för att framgångsrikt förlänga livslängden.

Öka den överförbara lastnivån

Vid nya konstruktioner och för vissa befintliga konstruktioner kan belastningsnivån för behandlade svetsar ökas. Att använda konstruktioner under samma livslängd som tidigare kan svetsar överföra 1,6 gånger belastningar. Detta har t.ex. för kranar den mycket positiva effekten av större lyftkapacitet. Kranarnas effektivitet ökar för varje slag.

Lättvikt

Med hänsyn till HiFIT-processen under utvecklingen, på samma belastningsnivå och samma livslängd, kan konstruktionen bantas ner specifikt. Omfattande experimentella undersökningar av strukturella detaljer och FEM-stödda designmetoder har visat den höga effektiviteten med konventionella S235, S355J2 och finkorniga stål, såsom S460N, S690QL och ännu högre hållfasta stål. Den uppnåbara materialbesparingen gör HiFIT-applikationen i de flesta applikationer redan ekonomiskt lönsam. Med tanke på den extra fördelen med viktfördelen kan t.ex. den uppnåbara nyttolasten i fordon ökas.

Se även

Svetsning
Ultraljudsbehandling
Kulblästring
Autofrettage , som producerar restspänningar i tryckkärl.

Publikationer

Boken REFRESH – livslängdsförlängning av befintliga och nya svetsade stålkonstruktioner. kan beställas under nummer ISBN 978-3-942541-03-9 hos FOSTA – Research Association for Steel Application Association i Tyskland Düsseldorf.
Stahlbau september 2009, 78 år, ISSN 0038-9145 A6449
IIW-rekommendationer för HFMI-behandling för att förbättra utmattningshållfastheten hos svetsfogar. Författare: Gary B. Marquis, Zuheir Barsoum, https://www.springer.com/de/book/9789811025037
DASt-rekommendation - 026 Svetsbedömning för utmattningsbelastade konstruktioner, med användning av högfrekventa slaghammare, Stahlbau Verlags- und Service GmbH, https://shop.deutscherstahlbau.de/de/dast-richtlinie-026

^ Webbplats för Karlsruhe Institute of Technology (KIT) – Projekt UPPDATERA
^ Th Nitschke-Pagel, Klaus Dilger, H.Eslami, I.Weich, T.Ummenhofer. "Kvarvarande spänningar och materialtillstånd nära ytan hos svetsade höghållfasta stål efter olika mekaniska eftersvetsbehandlingar" [ 1] [2] . 2008.
^ IIW-rekommendationer för HFMI-behandlingen för att förbättra utmattningshållfastheten hos svetsade fogar . springer.com . IIW Samling. 2016. doi : 10.1007/978-981-10-2504-4 . ISBN 978-981-10-2503-7 . Hämtad 27 oktober 2022 .

externa länkar

[1] Webbplats för Karlsruhe Institute of Technology (KIT) – Projekt UPPDATERA

[2] Th Nitschke-Pagel, Klaus Dilger, H.Eslami, I.Weich, T.Ummenhofer. "Kvarvarande spänningar och materialtillstånd nära ytan hos svetsade höghållfasta stål efter olika mekaniska eftersvetsbehandlingar" [ 1] [2] . 2008.

[IIW1-3] IIW-rekommendationer för HFMI-behandlingen för att förbättra utmattningshållfastheten hos svetsade fogar . springer.com . IIW Samling. 2016. doi : 10.1007/978-981-10-2504-4 . ISBN 978-981-10-2503-7 . Hämtad 27 oktober 2022 .