TY - BOOK

T1 - Eigenspannungsoptimiertes Schweißen von Nahtlosrohren

AU - Stix, Gerhard

N1 - nicht gesperrt

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Gittermastkrane werden während des Einsatzes starken statischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt. Es wirken dynamisch, schwingende Beanspruchungen aufgrund der Massenkräfte beim Heben und Drehen von Lasten, sowie statische Beanspruchungen, die aus den auftretenden Windlasten resultieren. Die entstehenden Eigenspannungen beim Schweißen der Gittermastkrane müssen besonders beobachtet werden, da diese Eigenspannungen direkt auf die Spannungsverteilung unter Last einwirken und somit auch die statische und dynamische Festigkeit der Gittermastkrane beeinflussen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die entscheidenden Faktoren zur Ausbildung der Eigenspannungen bei der Schweißung von Rohrknoten herauszustreichen und gegenbenfalls zu optimieren. Dabei wird zum einen die Beanspruchung durch geometrische Einflussfaktoren und zum anderen die Beeinflussung durch Änderung der Schweißnahtfolge untersucht. Die veränderlichen Parameter dieser Untersuchungen waren der Strebenwinkel zwischen dem Gurt- und dem Strebenrohr, Gurtschlankheit , Exzentrizität der Streben " und die Veränderung der Schweißnahtfolge. Als erste Nahtfolge wird die Schweißnaht in zwei liegende „3“ aufgeteilt, bei der anderen Ausführung wird eine durchgehende Naht in Form einer liegenden „8“ geschweißt. Zur Reduzierung der praktischen Schweißversuche wurde zuerst ein vereinfachtes 3D-FE-Modell – bestehend aus zwei Streben- und einem Gurtrohr – erstellt und ausgehend davon einige Voruntersuchungen durchgeführt. Mit den generierten Erkenntnissen aus der Simulation wurden praktische Schweißversuche an einer Roboterschweißanlage durchgeführt. Zwei unterschiedliche Strebendurchmesser und –wandstärken, sowie zwei unterschiedliche Wandstärken an einem Gurtaußendurchmesser wurden für die realen Schweißungen verwendet. Beide Schweißnahtfolgen wurden praktisch umgesetzt. Anhand metallografischer Untersuchungen und Validierung der Eigenspannungen mittels Bohrlochmethode mit Dehnungsmesstreifen konnten die unterschiedlichen Schweißnahtfolgen untersucht und abschließend verglichen werden. Das Umformverhalten der unterschiedlichen Nahtlängen wurde im Rahmen von Simulationsmodellen und einer realen Prüfung mit einer hydraulischen 1MN-Presse und einer 3D-Oberflächemessung untersucht.

AB - Gittermastkrane werden während des Einsatzes starken statischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt. Es wirken dynamisch, schwingende Beanspruchungen aufgrund der Massenkräfte beim Heben und Drehen von Lasten, sowie statische Beanspruchungen, die aus den auftretenden Windlasten resultieren. Die entstehenden Eigenspannungen beim Schweißen der Gittermastkrane müssen besonders beobachtet werden, da diese Eigenspannungen direkt auf die Spannungsverteilung unter Last einwirken und somit auch die statische und dynamische Festigkeit der Gittermastkrane beeinflussen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die entscheidenden Faktoren zur Ausbildung der Eigenspannungen bei der Schweißung von Rohrknoten herauszustreichen und gegenbenfalls zu optimieren. Dabei wird zum einen die Beanspruchung durch geometrische Einflussfaktoren und zum anderen die Beeinflussung durch Änderung der Schweißnahtfolge untersucht. Die veränderlichen Parameter dieser Untersuchungen waren der Strebenwinkel zwischen dem Gurt- und dem Strebenrohr, Gurtschlankheit , Exzentrizität der Streben " und die Veränderung der Schweißnahtfolge. Als erste Nahtfolge wird die Schweißnaht in zwei liegende „3“ aufgeteilt, bei der anderen Ausführung wird eine durchgehende Naht in Form einer liegenden „8“ geschweißt. Zur Reduzierung der praktischen Schweißversuche wurde zuerst ein vereinfachtes 3D-FE-Modell – bestehend aus zwei Streben- und einem Gurtrohr – erstellt und ausgehend davon einige Voruntersuchungen durchgeführt. Mit den generierten Erkenntnissen aus der Simulation wurden praktische Schweißversuche an einer Roboterschweißanlage durchgeführt. Zwei unterschiedliche Strebendurchmesser und –wandstärken, sowie zwei unterschiedliche Wandstärken an einem Gurtaußendurchmesser wurden für die realen Schweißungen verwendet. Beide Schweißnahtfolgen wurden praktisch umgesetzt. Anhand metallografischer Untersuchungen und Validierung der Eigenspannungen mittels Bohrlochmethode mit Dehnungsmesstreifen konnten die unterschiedlichen Schweißnahtfolgen untersucht und abschließend verglichen werden. Das Umformverhalten der unterschiedlichen Nahtlängen wurde im Rahmen von Simulationsmodellen und einer realen Prüfung mit einer hydraulischen 1MN-Presse und einer 3D-Oberflächemessung untersucht.

KW - K-Knoten

KW - Eigenspannungen

KW - Bohrlochmethode

KW - Schweißstruktursimulation

KW - Kranbau

KW - K-joints

KW - residual stresses

KW - hole drilling method

KW - welding simulation

KW - crane engineering

M3 - Dissertation

ER -