Leseprobe_100143

spannungenverschwinden nach Wegfall der TemperaturaÈnderung, die sie hervorgerufen haben.
Sie werden deshalb von vielen Autoren nicht den Eigenspannungen zugeordnet. Bei hinreichend
groûer Temperaturdifferenz treten infolge der WaÈrmespannungen plastische FormaÈnderungen
auf. Nach Wegfall der TemperaturaÈnderung bleiben in diesem Fall Eigenspannungen
zuruÈck. Die durch GefuÈgeumwandlung hervorgerufenen Eigenspannungen werden Umwandlungseigenspannungen
genannt.
Schweiûeigenspannungen und Eigenspannungen an Brennschnittkanten sind WaÈrmespannungen
(und zwar primaÈr AbkuÈhlspannungen) mit moÈglicherweise uÈberlagerten Umwandlungseigenspannungen.
Beim Kaltpreûschweiûen und Diffusionsschweiûen ist die Umformkraft
ausschlieûlich oder zusaÈtzlich zu den WaÈrmewirkungen fuÈr die Eigenspannungsentstehung
maûgebend.
Beim thermischen Schweiûvorgang wird der Schweiûbereich gegenuÈber der Umgebung stark
erwaÈrmt und lokal aufgeschmolzen. Der Werkstoff dehnt sich infolge der ErwaÈrmung aus. Die
WaÈrmedehnung wird durch die kaÈltere Umgebung behindert, es treten WaÈrmespannungen auf.
Die WaÈrmespannungen uÈberschreiten teilweise die Flieûgrenze, die bei erhoÈhter Temperatur
erniedrigt ist. Dadurch wird der Schweiûbereich plastisch gestaucht und ist nach AbkuÈhlung
gegenuÈber der Umgebung zu kurz, zu schmal oder zu klein. Er weist dadurch Zugeigenspannungen
auf, die Umgebung Druckeigenspannungen. GefuÈgeumwandlung waÈhrend
der AbkuÈhlung (beispielsweise bei Stahl die Umwandlung von Austenit in Ferrit) ist mit
VolumenvergroÈûerung verbunden. Tritt sie bei einer hinreichend niedrigen Temperatur auf, bei
der die (Warm-)Flieûgrenze genuÈgend hoch ist, entsteht Druck im waÈrmeren Nahtbereich und
Zug in der kaÈlteren Umgebung. Als Merkregel gilt, daûin den zuletzt erkalteten Bereichen des
Bauteils bei dominierender WaÈrmedehnung Zug, bei dominierender Umwandlungsdehnung
Druck auftritt. GefuÈgeumwandlungen sind andererseits vielfach mit einer Flieûgrenzenminderung
verbunden (beispielsweise die UmwandlungsplastizitaÈt bei StaÈhlen oder die Rekristallisation
bei kaltverfestigten Aluminiumlegierungen), wodurch die EigenspannungshoÈchstwerte
im Nahtbereich vermindert werden.
Schweiûeigenspannungen werden in Bauteilen erzeugt, die im allgemeinen schon eigenspannungsbehaftet
sind, und sie veraÈndern sich bei der weiteren Bearbeitung des Bauteils und im
Betrieb. Eigenspannungsverursachende Herstellverfahren sind das Gieûen, das Warm- und
Kaltumformen, das Bearbeiten, Beschichten, OberflaÈchenbehandeln sowie das WaÈrmebehandeln
und AushaÈrten. Auch durch Verspannen waÈhrend der Montage koÈnnen Eigenspannungen
entstehen. EigenspannungsveraÈndernd wirkt lokales oder globales Flieûen unter einmaliger
(statischer oder dynamischer) oder wiederholter (beispielsweise schwingender) Beanspruchung.
WaÈrme- und Umwandlungseigenspannungen entstehen im homogenen Werkstoff nicht, wenn
sich alle Bauteilbereiche gleichartig erwaÈrmen bzw. abkuÈhlen, also zu keinem Zeitpunkt
Temperaturunterschiede aufweisen. Vorhandene Eigenspannungen lassen sich bei hoher Temperatur
durch die Verminderung von Flieûspannung und ElastizitaÈtsmodul sowie durch Spannungsrelaxation
(Kriechen) abbauen (Warmentspannen, SpannungsarmgluÈhen). Nach der ErwaÈrmung
muûdas Bauteil langsam und gleichmaÈûig abgekuÈhlt werden. Im inhomogenen
Werkstoff (beispielsweise in Verbindungen artfremder Werkstoffe) entstehen Eigenspannungen
bereits beim gleichmaÈûigen ErwaÈrmen bzw. AbkuÈhlen.
Vorhandene Eigenspannungen werden auch abgebaut, wenn Lastspannungen den Eigenspannungen
so uÈberlagert werden, daûdie Flieûgrenze oÈrtlich vorzeitig uÈberschritten wird, wodurch
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