Thermische Eigenspannungen
Thermische Eigenspannungen entstehen durch ungleichmäßige Abkühlung und unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten in einem Werkstoff. Sie können die Bauteilfestigkeit stark beeinträchtigen.
Physikalisch-chemischer Wirkmechanismus
Bei der Abkühlung eines Werkstoffs verändert sich seine Länge je nach Temperatur und chemischer Zusammensetzung. Wenn verschiedene Bereiche des Werkstoffs unterschiedlich schnell abkühlen, entstehen Spannungen, da die schnell abgekühlten Bereiche weniger ausdehnen als die langsamer abgekühlten Bereiche.
Metallurgische Relevanz & Risiken beim Schweißen
Diese Spannungen können zu Rissen und Verformungen führen, insbesondere wenn sie über einen kritischen Schwellenwert hinausgehen. Sie beeinträchtigen die Festigkeit des Werkstoffs und können die Lebensdauer von Bauteilen reduzieren.
Werkstattpraxis & Handlungsanweisungen
Um thermische Eigenspannungen zu minimieren, ist es wichtig, ein gleichmäßiges Abkühlen zu gewährleisten. Dies kann durch die Verwendung von Kühlwasser oder Kühlgas erreicht werden. Bei Schweißen von Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt (z.B. HSS) sollte eine kontrollierte Abkühlung in einem Ofen erfolgen, um Spannungen zu vermeiden. Die maximale Spannungsspanne sollte unter 50 MPa gehalten werden.