Technisch Infoblad #3
Tijdens het thermisch verzinken kunnen samengestelde constructies vervormen. Door het verhitten tot 450°C kunnen de in het voorwerp aanwezige spanningen leiden tot een krachtenspel dat vervorming veroorzaakt. Wat zijn de oorzaken van vervorming en hoe voorkomen we die?
OORZAKEN VAN VERVORMING
Doordat staal bij onderdompeling in het zinkbad opwarmt tot 450°C verliest het daarbij aan sterkte. Bij afkoeling bereikt het staal weer de oorspronkelijke sterkte. Gedurende de verhitting, die overigens ook gepaard gaat met uitzetting van het staal, bestaat echter de kans dat de in het voorwerp aanwezige spanning groter is dan de verlaagde sterkte van het staal. Hierdoor zal het voorwerp vervormen totdat de aanwezige krachten elkaar opheffen. Dit fenomeen wordt in de afbeelding hieronder verduidelijkt.’
Spanningen zijn dus in alle samengestelde staalconstructies aanwezig. In het algemeen zijn ze geen aanleiding tot vervorming. Eigenspanningen die bijvoorbeeld in de vorm van wals- en/of lasspanningen in de constructie aanwezig zijn, houden elkaar vaak in evenwicht en vormen daardoor geen aanleiding tot vervorming. Soms is de kracht dermate groot dat lassen of profielen scheuren. Factoren die een rol spelen in dit krachtenspel bij vervormingen zijn o.a.:
VOORKOMEN VAN VERVORMING
Goede lasvolgorde
Het is goede zaak al bij het samenstellen van de constructie rekening te houden met de mogelijkheid op vervorming. Een correcte lasvolgorde minimaliseert het ontstaan van spanningen tijdens het samenstellen. Spanningen als gevolg van lasverbindingen zijn meestal de oorzaak van het vervormen van staalconstructies tijdens het verzinken. Het is daarom van belang om de spanningen in een staalconstructie zo laag mogelijk te houden. Al bij het ontwerp is het soms beter te kiezen voor een object bestaande uit meerdere losse delen en die met boutverbindingen te koppelen. Kies waar mogelijk voor profielen met een symmetrische doorsnede. Las een hekwerk kruislinks van binnen naar buiten.
Plaatstaal
Houd bij constructies uit plaatstaal rekening met mogelijke uitzetting van de constructie tijdens het dompelen in het zinkbad. Kies de platen daarom niet te groot en houdt de plaat vlak. Grotere plaatoppervlakken moeten verstijfd worden om de vorming van deuken en golven zoveel mogelijk te voorkomen of te beperken. Ook hier is symmetrie van groot belang. Zet niet aan één zijde bijvoorbeeld een opstaande rand terwijl de andere zijde vlak blijft. Door de zetting kan de plaat na het uitzetten tijdens de dompeling niet meer gelijkmatig krimpen bij afkoeling. De nog vlakke zijde zal dan plooien vertonen na afkoeling van het object na het verzinken.
Onderdompeling in zinkbad
Om vervorming door uitzettingsverschillen zoveel mogelijk te voorkomen, is het belangrijk dat de verzinkerij ervoor zorg draagt dat de onderdompeling zo snel mogelijk gebeurt. Helaas echter is de dompelsnelheid afhankelijk van wat mogelijk is. Ontwerptechnisch dienen namelijk alle adviezen te zijn opgevolgd ten aanzien van openingen, verzinkgaten en ophangmogelijkheden. Zijn er onvoldoende juist aangebrachte openingen, dan bestaat bij hoge dompelsnelheid de kans dat het object gaat drijven. Dat leidt tot stagnatie in de productie en een kostenpost vanwege het feit dat bij opdrijven van een voorwerp het hele proces opnieuw moet worden uitgevoerd. Door het opdrijven verbranden namelijk de noodzakelijke voorbehandelingsvloeistoffen waardoor de zinklaag niet wordt gevormd. Om die reden zal het object met een lagere snelheid gedompeld moeten worden en daarmee neemt het risico op vervorming toe.
GROTE STAALCONSTRUCTIES
Door grote afmetingen van samengestelde, vlakke of volumineuze constructies en de afmetingen van de beschikbare zinkbaden is het niet altijd mogelijk een constructiedeel in één handeling te verzinken. In dergelijke gevallen is het mogelijk de constructie in meerdere stappen te verzinken (dubbeldip of kanteldip). Er is in deze gevallen sprake van een verhoogd risico op vervorming door ongelijkmatige verhitting. Al tijdens het ontwerpproces kan men beter kiezen voor een deling of een andere wijze van beperking van de grootte van het object.
Het dubbeldip verzinken van lange, slanke gewalste profielen die vaak als kolommen en liggers gebruikt worden, zal niet gauw leiden tot dergelijke thermische vervorming. Alleen in het geval wanneer er over de hele lengte ervan nog een ander profiel is aangelast en mogelijk niet symmetrisch, kan dit leiden tot vervorming. Probeer dergelijke aangelaste delen zoveel mogelijk te voorkomen. Overleg met uw verzinkerij in deze gevallen.
Zorgvuldige afstemming
Opdrachtgever en/of ontwerpbureau, tekenbureau of constructiewerkplaats moeten de constructiewijze van een complex werkstuk met de verzinkerij afstemmen om de kans op vervormingsschade zoveel mogelijk te voorkomen.
EN ISO 1461
Door thermisch verzinken aangebrachte deklagen op ijzeren en stalen voorwerpen - Specificaties en beproevingsmethoden.
EN ISO 14713 deel 1
Zinken deklagen - Richtlijnen en aanbevelingen voor de bescherming van ijzer en staal in constructies tegen corrosie - Deel 1: Algemene ontwerpbeginselen en corrosieweerstand.
EN ISO 14713 deel 2
Zinken deklagen – Richtlijnen en aanbevelingen voor de bescherming van ijzer en staal in constructies tegen corrosie – Deel 2: Thermische verzinken
