Posouzení vlivu zbytkových napětí na únavovou životnost svarů z austenitické oceli X5CrNi18-10

Bc. Daniel Klápště

Master's thesis

Abstract:

Cílem diplomové práce bylo posoudit vliv zbytkových napětí, vznikajících v TOO svarů, na změnu únavové životnosti vzorků vyrobených z austenitické oceli X5CrNi18-10. V teoretické části práce je nejprve obecně popsán princip vzniku napětí a deformací během procesu svařování, a s tím související podstata a tvar zbytkových napětí. Dále je pozornost věnována možnostem snižování napětí a metodám měření zbytkových napětí v materiálu. V neposlední řadě je v teoretické části zmíněna únava materiálu, její vznik a způsob testování. Závěr teoretické části je věnován rešerši stávajících poznatků vlivu zbytkových napětí na únavovou životnost. Experimentální část práce je zaměřena na aplikaci teplotně-napěťového cyklu, odpovídajícímu reálnému svařování, na speciální vzorky z materiálu X5CrNi18-10 na zařízení Gleeble 3500. Zbytková napětí vzniklá ve vzorcích jsou po tomto procesu změřena rentgenovou difrakční analýzou. V závěru experimentální části jsou vzorky podrobeny únavové cyklické zkoušce za účelem získání zejména oblasti časové pevnosti Wöhlerovy křivky. Výsledky jsou poté porovnány s dosaženými hodnotami časové pevnosti pro dodaný základní materiál.

Abstract:

The aim of the thesis was to assess the effect of residual stresses, arising in HAZ of welds, on the change of fatigue life of specimens made of austenitic steel X5CrNi18-10. In the theoretical part of the thesis, the principle of stress and strain generation during the welding process and the related nature and shape of residual stresses are first described in general. Further attention is paid to the possibilities of stress reduction and methods of measuring residual stresses in the material. Later the theoretical part discusses material fatigue, its formation and the and the methods of testing. The final part of the literature research concludes with a review of existing knowledge on the influence of residual stresses on fatigue life. The experimental part of the thesis is focused on the application of a temperature-stress cycle, corresponding to real welding, to special samples of X5CrNi18-10 material on the Gleeble 3500 machine. The residual stresses generated in the samples after this process are measured by X-ray diffraction analysis. At the end of the experimental part, the specimens are subjected to fatigue cyclic testing to obtain the time-strength region of the Wöhler curve. The results are then compared with the obtained values of the time strength for the supplied base material.

Keywords

Austenitická ocel X5CrNi18-10, rentgenová difrakce, zbytková napětí, Gleeble 3500, únavová životnost

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Jaromír Moravec, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Master programme / field:
Materials and Technology / Materials and Technology