ما برای وصل کردن آمدیم

 
مطلب این است : تنش های پسماند در جوشکاری
نویسنده : مهدی جهانشاهی - ساعت ۱:٥٢ ‎ق.ظ روز ۱۳۸٦/٦/٢٥
 

 

انقباض و تنش پسماند :

Contraction & Residual Stress :                                                                                       

 

تنش هاي پسماند به آن دسته ازتنش هايي اطلاق مي شود که پس از عمليات خاصي در جسم باقي مانده و ناشي از بارگذاري خارجي نمي باشد . اين تنش ها در حالت خود تعادلي هستند . منظور از خود تعادلي اين است که مجموع نيرو ها و ممان هاي ناشي از اينگونه تنش ها در جسم برابر صفر مي باشد . هنگامي که يک جسم داراي تنشهاي پسماند ، تحت بارگذاري خارجي قرار مي گيرد ، تنشهاي ناشي از بار خارجي به تنشهاي پسماند افزوده مي شود . تنشهاي پسماند در نتيجه کار روي قطعات از جمله حين ريخته گري ، آهنگري ، نوردکاري و يا جوشکاري در قطعه بوجود مي آيند .

عموما ، عبارت تنش پسماند به صورت اثر استاتيکي ، نماينده ميدانهاي تنشي تک محوري يا چند محوري دريک سيستم بسته ، بدون وجود هيچگونه نيرو يا گشتاور خارجي است . اين مواضع تنشي با هم در تعادلند .

تنش پسماند از لحاظ گستردگي در جسم به سه نوع تقسيم مي شود :

 

·    تنشهاي پسماند نوع اول ، اغلب در ناحيه وسيعي از ماده ( چندين دانه ) ، بصورت همگن و يکنواخت قرار دارد . برهم خوردگي و اغتشاش در تعادل نيروها ، همواره منجر به تغييرات ابعادي ماکروسکوپي مي شود .

·    تنشهاي پسماند نوع دوم ، اغلب در ناحيه کوچکتري از ماده ( در يک دانه يا در تعداد اندکي از دانه ها ) ، به طور يکنواخت و همگن توزيع شده اند . در اين حالت اغتشاش در تعادل نيروهاي مناطق مختلف ماده مي تواند منجر به تغييرات ابعادي ماکروسکوپي شود .

·    تنشهاي پسماند نوع سوم ، در سرتاسر محدوده ماده حتي در ابعاد چند فاصله اتمي ، بصورت نا همگن پخش شده اند . اغتشاش در تعادل نيرو ، منجر به تغييرات ابعادي ماکروسکوپي نمي شود .

 

تنشهاي پسماند جوشي از نوع تنشهاي حرارتي مي باشد که در اثر حرات دادن ، انبساط و لنقباض موضعي و تغيير شکل پلاستيکي حاصله در جسم ، تشکيل مي شوند . لازم به اشاره مي باشد که چنانچه قطعه اي به طور همگون و يکنواخت حرارت داده شده و سپس آرام سرد شود و هيچگونه مانعي در انبساط و انقباض قطعه وجود نداشته باشد ، يک چنين سيکل حرارتي منجر به تنش يا تغيير شکل هاي پسماند نخواهد شد .

در حين جوشکاري ، حوزه حرارتي ناشي از قوس الکتريکي باعث تغيير شکل حرارتي ( انبساط در حين گرو شدن و انقباض در حين سرد شدن ) در جوش و اطراف آن مي شود . تغيير شکل حرارتي به طور کلي متناسب با درجه حرارت بوده و اين بستگي تا حد ننقطه ذوب فلز وجود دارد . هنگاميکه در نقطه اي از جسم ، درجه حرارت به درجه حرارت ماکزيمم مي رسد ، دراطراف آن يک شيب حرارتي تند بوجود آمده که منجر به ايجاد يک حوزه تغيير شکل حرارتي در اطراف نقطه مزبور مي شود .اين منطقه بوسيله فلز سردتر موجود در اطراف آن محدود مي گردد . شدت اين حوزه ، در نزديکي نقطه حرارتي بحدي است که اين منطقه در حين گرم شدن ، بشدت تحت تاثير تنش هلاي فشاري قرار گرفته و تغيير شکل پلاستيکي در آن بوجود مي آيد . در حين سرد شدن ، بواسطه انقباض موضعي ، تنشهاي کششي به اندازه تنش تسليم فلز پايه در جوش و مناطق نزديک به آن (HAZ ) توسعه مي يابد .

تنش هاي پسماند تنش هاي سه محوره هستند ( طولي ، عرضي و ضخامتي ) . تاثير انقباض در جهت ضخامت در مواد با ضخامت کم ، بسيار اندک است . با افزايش (30 mm  ) تنشهايي در جهت ضخامت نيز مي توانند بوجود آيند و به سرعت به تنش تسليم برسند . تنش هاي ضخامتي خطر ايجاد ترک و در نتيجه شکست ترد را بيشتر مي کند .

اگر در يک ماده تنش سه محوري ظاهر شود :

 

·        استحکام تسليم مواد تا سه برابر استحکام تسليم معمولي افزايش مي يابد .

·        اضافه طول به طور قابل توجهي کاهش مي يابد .

·         ازدياد طول تا يک مقدار مينيمم کاهش مي يابد .

·        تمايل به تشکيل ترک افزايش مي يابد .

 

    براي  اثبات اين فرضيات ، سال ها قبل آزمايش هاي کشش بر روي نمونه هايي  با انواع مختلف شيار توسط لودويک انجام شد .


 
comment نظرات ()