Thomas Stenberg

Transkript

1 Thomas Stenberg Kungliga Tekniska Högskolan Avdelningen för Farkost och Flyg Institutionen för Lättkonstruktioner

2 Växlande laster som gradvis nöter materialet tills dess att haveri sker F F F t 2

3 Lastbärande konstruktioner är ofta sammansatt av komplext svetsade stålstrukturer. Ett svetsförbands utmattningslivslängd bestäms primärt utifrån: Restspänningar Lokal svetsgeometri Lastfallet Många svetsade komponenter kan vara 20 40% tyngre än nödvändigt. 3

4 Utmattningsstyrka Allmän observation: Utmattningsstyrkan i en svetsfog ökar inte med ökad materialstyrka 1 Grundmaterial Komponent med notch Hög svetskvalitet Sträckgräns Svetsad komponent 4

5 Hög kvalitet Låg kvalitet Dynamiska Egenskaper Utseende Svetskvalitet Statiska Egenskaper Korrosionsmotstånd Lång livslängd Kort livslängd För att bedöma kvalitet från ett utmattningslivsperspektiv är det nödvändigt att känna till syftet med svetsen 5

6 Cold lap Överrunnen svets Toe crack - Tåspricka Root crack - Rotspricka Interbead crack Spricka i svetsgods 6

7 Men hur väl stämmer dessa med verkligheten??? 7

8 Analysis of Fatigue Life in Two Weld Class Systems Niklas Karlsson Per-Henrik Lenander November

9 9

10 % Livslängd av 2M cykler Diagram.1. Compilation - Life in % of 2 million cycles 140% 120% 100% Vissa defekter visar ingen trend Flera defekter visar önskad trend 80% 60% B C D 40% 20% 0% 10

11 LOST, WIQ, LIGHTSTRUCT,

12 Smältdike Tåvinkel r 2008: Utg : Utg. 4 Undansjunken svetsråge Jämn övergång Övergångsradie 12

13 Spänningskoncentration: Kt = σmax/ σnom Sp.Konc. Rel Livsl 1,6 1 2,5 ~ 0,25 4,5 ~ 0,04 5,6 ~ 0,02 Jack Samuelsson 13

14 Syftet är att svetsklasserna ska ge konsekventa och förutsägbara utmattningsegenskaper. VD = n cykler VC = 2*n cykler VB = 4*n cykler 14

15 Mindre viktigt krav Kritiskt krav Olika lastfall ger helt olika kritiska områden i svetsförbandet. Det finns en risk till överarbete och inget fokus kring kritiska positioner. Anpassade svetsprocedurer längs svetsförbandet ger en stor potential att optimera utmattningslivslängden och produktiveteten. 15

16 16

17 58,30 55,00 Go/No Go MS mätbrus bidrag <9% MS mätbrus <30% av toleransvidden Processutveckling MS mätbrus bidrag <4% 17

18 Utför en mätsystemanalys (MSA) för hur väl ett kommersiellt mätsystem klarar att mäta övergångsradien. 18

19 Uppmätt tvärsnitt Område som ska mätas mätningar utförda av samma operatör på samma mätyta VC VD Manuell mätning är Tidskrävande Subjektiv Inte repeterbart 3 VS Vad gör vi??? 19

20 20

21 ONWELD VINNOVA FFI project new ON-line method for quality assurance of WELDed structures 21

22 22

23 On-line mätning Process U, I, etc. Svets r, a, i, u, etc. Projektvision: Vald svetskvalitet används som ingående processdata. Komplett scanning längs hela svets-/lödförbandet Förbättrade tekniker för tidig kvalitetskontroll behövs Idag: Erhållen svetskvalitet mäts i några utvalda positioner på den färdiga produkten. 23

24 Exempel: Svetsad I-balk, kravsatt till VC enligt Volvo STD VD VC VC Kräver åtgärd 24

25

26 Svetskvalitet definieras helt och hållet på vad som är syftet med svetsförbandet Internationella regelverket ISO5817 har en svag koppling till utmattning Handhållna verktyg för kvalitetssäkring visar ett starkt operatörsberoende och är därmed subjektiva Endast robusta automatiserade inspektionsmetoder kan nyttjas för kvalitetssäkring i serieproduktion 26

27