مقاله تنش جوش
اختصاصی از یارا فایل مقاله تنش جوش دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:40
فهرست مطالب:
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1- تنش های پسماند جوشی 2
فصل دوم: روش های محاسبه تنش پسماند در آلومینیوم
2-1- مروری بر روشهای غیر مخرب 7
2-2- تحلیل جوش فیللت به روش المان محدود 15
2-3- اندازه گیری تنش پسماند به روش استحاله کرنش 20
فصل سوم: روشهای تجربی جهت کاهش تنش پسماند
3-1- نورد سرد سطحی آلومینیوم 24
3-2- فرآیند جوشکاری GTAW با تکنیک های جدید 26
3-3- بهره گیری از خواص عملیات حرارتی در ترتیب های جوشکاری 28
فصل چهارم: آنالیز شکست در آلومینیوم
4-1- مقایسه حساسیت به ترک در دو آلیاژ 7075 و 7050 آلومینیوم 31
4-2- بررسی نقش عوامل موثر در جوش بر استحکام خستگی و شکست 35
منابع و مراجع 40
فصل اول
مقدمه
جوشکاری یکی از روشهای متداول اتصال دائم قطعات فلزی و بعضا غیر فلزی بوده که سالهاست در صنعت به کار گرفته می شود. این تکنولوژی در بسیاری از شاخه های صنعت از جمله صنایع نفت، گاز، پترو شیمی، ماشین سازی، پل سازی، اسکله های دریایی، نیروگاههای تولید برق، صنایع نظامی و صنایع هوا فضا بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.
در نتیجه انجام عملیات جوشکاری، تنشهای پسماند در مناطق جوشکاری شده و مناطق متأثر از حرارت شکل می گیرند. این تنش ها به واسطه تغییرات ابعادی و ساختاری شدید در اثر سیکل حرارتی گرم و سرد شدن در فرآیند جوشکاری ایجاد می شوند. با قرار گرفتن قطعات و یا سازه ها در شرایط سرویس و تحت بارگذاری، امکان رسیدن سطح تنش به حد تسلیم ماده بوده که خود می تواند عامل جوانه زنی و اشاعۀ ترک شده که در بدترین حالت آن شکست کامل قطعه و سازه را به همراه خواهد داشت.
از کار افتـادگی دینامیکی و شکسـت خستگی پدیـده ای پیچیده بوده و جـزء مسـائل مهم مهندسی است که قانون جامعی را نمی توان در مورد آن تدوین و اجرا نمود. خستگی و رفتار شکست اتصالات جوشکاری جزء مهمترین موارد طراحی سازه های دینامیکی است.
پیش بینی و محاسبه دقیق تنش های پسماند جوشی معمولا بسیار مشـکل بوده و در اینگونه موارد غالبا از دستاوردهای تجربی استفاده می شود. هـدف از انجام ایـن پروژه، اندازه گـیری و پیش بینی تنش پسماند و آنالیز شکست در برخی از اتصالات جوشی و ارائه راهکارهایی جهت جلوگیری و کاهش تنش پسماند و بروز شکست در یک اتصال می باشد.
1-1- تنش های پسماند جوشی
تنش پسماند تنشی است که بر اثر انجام عملیات خاصی در جسم باقی می‌ماند و در حالی که جسم تحت هیچ بارگذاری خارجی نیست نیز وجود دارد. طبیعت تنش پسماند به گونه ای است که در مقابل هر تنش کششی تنش فشاری ای نیز باید وجود داشته باشد، به گونـه‌ای که جسم در حالت تعادل باقی بماند که به این حالت، حالت خود تعادلی می گویند.
علت اینکه شناسایی چنین تنشهایی برای ما مهم است این است که وقتی جسم تحت تنش خارجی قرار می‌گیرد، این تنش خارجی به تنش پسماند موجود افزوده می‌شود. پس اگر در منطقه‌ای تنش پسماند کششی داشته باشیم و بارگذاری ما نیز تنش کششی باشد سطح تنش در آن منطقه بالاتر از آنچه که تنها با لحاظ تنش کششی خارجی بدست می‌آید خواهد بود. لذا در صورتی که تنش کششی پسماند داخلی را در نظر نگیریم و قطعه را تنها براساس تنش اعمالی خارجی طراحی می‌کنیم ممکن است در اثر تنشهای پسماند خارجی تنش در قطعه از حد تسلیم آن بالاتر رفته و باعث شکست آن گردد.
حال هنگامی که در نقطه‌ای از جسم درجه حرارت به طور موضعی افزایش یابد دراطراف آن یک شیب حرارتی بوجود می‌آید که می‌خواهد باعث تغییر شکل و انبساط نقطه‌ای که دمای آن افزایش پیدا کرده است بشود، ولی از اطراف توسط فلزی که این نقطه را احاطه کرده‌اند و میل به تغییر شکل ندارند با تغییر شکل این نقطه مقابله می‌شود، لذا مناطق نزدیک این نقطه تحت تنش فشاری قرار می‌گیرند و در صورتی که تنش فشاری موجود از حد تسلیم بیشتر شود باعث تغییر شکل پلاستیک این منطقه می‌شود. در حین سرد شدن منطقه‌ای که گرم شده بود، شاهد انقباض موضعی خواهیم بود که باعث ایجاد تنش کششی در مجاورت این نقطه در حد تنش تسلیم فلز خواهد بود.
تنشهای پسماند جوشی در جهت موازی با جهت جوش در فلز جوش و نواحی نزدیک به آن از نوع کششی و در حد تنش تسلیم فلز بوده و با افزایش فاصله از مرکز جوش سطح این تنشها کاهش می‌یابد. به جهت اصل خود تعادلی برای اینگونه تنشها، لزوماً باید تنشهای فشاری نیز جهت بالانس کردن آنها در مناطق مجاور بوجود آیند.
تشکیل تنشهای جوشی ناشی از کرنشهای حرارتی بوده که بواسطه گرم و سرد شدن موضعی و غیریکنواخت در محل حوضچه جوش و اطراف آن و ممانعت محیط (فلز) اطراف ایجاد می‌شوند . این کرنشها در منطقه جوش و مجاور نزدیک آن، کرنش پلاستیکی بوده که هم در حین گرم شدن و هم در حین سرد شدن بوجود می‌آیند. منطقه‌ای که در آن کرنشهای حرارتی ایجاد می‌شود کم یا بیش توسط محیط (فلز) اطراف خود مهار یا ممانعت می‌شود. چنانچه قطعه کار آزاد بوده و به قطعات دیگر متصل نباشد، این نوع مهار از نوع مهار اولیه بوده چنانچه قطعه کار خود به قطعات دیگر متصل باشد، درجه مهار بالاتر بوده و مهار ثانویه نیز در شکل‌گیری تنشهای پسماند دخیل خواهد بود. بنابراین سطح و توزیع تنشهای پسماند جوشی بستگی به مهار اولیه (ناشی از نوع اتصال جوشی ) و مهار ثانویه ( ناشی از ابعاد کلی قطعه و نحوه درگیری آن ) دارد.
برای تنشهای پسماند طولی مهار اولیه تعیین کننده بوده و مهار ثانویه اثر کمی دارد. لازم به توضیح است که در قسمتهای ابتدایی وانتهایی یک جوش طولی تنشهای پسماند طولی به سرعت کاهش یافته و به صفر می‌رسند. به عنوان یک قاعده سرانگشتی می‌توان اظهار نمود که تنشهای طولی در یک جوش از فاصله mm150 دو سر جوش شروع به کاهش نموده و در دو انتها به صفر می‌رسند. چنانچه طول جوشی بیش از mm300 باشد در وسط آن سطح تنشهای پسماند جوشی در حد تنش تسلیم فلز خواهد بود. یک اتصال جوشی در جهت عرضی ( عمود بر جهت جوشکاری) نیز منقبض شده که منجر به ایجاد تنشهای پسماند عرضی می‌شود. اصول ایجاد این تنشها نظیر تنشهای طولی بوده با این تفاوت که مهار اولیه در شکل‌گیری آنها کمتر مؤثر بوده و مهار ثانویه مهم می‌باشد.
تنشهای پسماند جوشی معمولاً روی خواص استحکامی استاتیکی قطعه و یا شکست پلاستیکی آن اثر قابل توجهی نداشته ولی چنانچه خواص استحکامی جوش پایین باشد، امکان ترک خوردگی وجود داشته و این تنشها می‌توانند به تنهایی باعث شکست موضعی یا کامل قطعه شوند. تنشهای پسماند (طولی) جوشی در اتصالات نازک فلزی می‌توانند منجر به کمانش پوسته سازه شوند. تنشهای پسماند جوشی همچنین می‌توانند موجب کاهش خواص استحکام و خستگی اتصالات مربوطه شده و در این رابطه بهتر است که طول مسیر جوش حداقل بوده و اتصال جوشی طوری طراحی شود که در محلهای دور از محلهای مرکز تنش و یا حتی‌المقدور در محلهایی با تنشهای فشاری قرار گیرد. بطور خلاصه می‌توان از عوامل زیر به عنوان مهمترین عوامل در تشکیل تنشهای پسماند جوشی نام برد: حرارت دادن موضعی و غیر همگون، تغییر شکل (کرنش) حرارتی و درجه مهار قطعه کار.