تخمین تنش پسماند با استفاده از روش های غیر مخرب و ارتباط آن با پروسه‌های تولید در انواع مختلف جوشکاری
قسمتهایی از متن:
مقدمه
طی چند دهه گذشته تنش های پسماند در ظروف فشار دار و کاربردهای ساختمانی و خطوط انتقال گاز و نفت و در ساختارها و قطعات فلزی و ... مورد توجه قرار گرفته است. از سوی پیشرفت هایی که امروز در ارزیابی یکپارچه ساختارها و ساختمانها در ارتباط با قطعات جوش صورت پذیرفته است. خواستار اطلاعات دقیق تری دربارة حالت تنش پسماند می باشد. تنش های پسماند در اثر عدم هماهنگی در شکل طبیعی بین نواحی مختلف در یک قطعه حاصل می شود به خصوص در جوشکاری تنش های پسماند مورد توجه قرار می گیرند. تنش های پسماند می توانند بسته به علامت، اندازه و توزیع شان با توجه به تنش های اعمالی، تعیین کننده باشند.
ارزیابی تنش پسماند یک ابزار مهمی نیز برای کنترل فرآیند، کنترل کیفی، ارزیابی طراحی و آنالیز نقص می باشد. چون این تنش ها می توانند پیامدهای مهمی روی عمکلرد اجزاء و قطعات مهندسی داشته باشند و همچنین تأثیر زیادی روی خوردگی، مقاومت شکست، خزش و ... دارا می‌باشند. لذا کاهش و کم کردن این تنش ها مطلوب می باشد. از این رو تنش های پسماند در اتصالات جوشکاری شده عمدتاً توسط عملیات حرارتی یا توسط تنش مکانیکی کاهش می یابد.
- روش های متفاوتی برای اندازه گیری یا تخمین تنش پسماند براساس اندازه گیری دقیق یا با استفاده از تکنیک های عددی وجود دارد. اندازه گیریها می توانند از نوع مخرب مانند (سوراخکاری) یا غیر مخرب مانند اشعه x، یا تفرق نوترونی و فراصوتی باشند. و تفرق نوترونی اساساً یک تکنیک برجسته برای پی بردن به تنش پسماند به صورت غیر مخرب در درون قطعات مهندسی در سه بعد و در حجم های کوچک می باشد.
در این پروژه به تخمین تنش پمساند با استفاده از روش های غیر مخرب و ارتباط آن با پروسه‌های تولید در انواع مختلف جوشکاری فولاد می پردازیم.
- جوشکاری ذاتاً باعث بروز تولید ترک هایی در محل جوش می شوند، اندازه و محل این ترکها را می توان به عنوان یک معیار در تعیین عمر جوشکاری مورد استفاده قرار داد. تنش هایی که می توانند باعث رشد ترک خوردگی شوند به تنش های بیرونی محدود نمی شوند. به عنوان نمونه می توان گفت که تنش های پسماند در داخل و اطراف ناحیه جوش به عنوان یک پیامد از فرآیند جوش، تولید می شود. بنابراین این موضوع برای دانستن اندازه و علامت تنش پمساند در ناحیه جوش مهم خواهد بود. و این بحث خصوصاً در جوشهای با مقطع ضخیم که دارای یک تنش 3 بعدی است جالب توجه می باشد. در اینجا به بحث در مورد استفاده از اسکن کردن کششی نوترونی برای فراهم آوردن اسکن های 3 بعدی ضخیم مربوط به نمونه های فولادی جوشکاری شده و جوشکاری نشده خواهیم پرداخت. ...
...
فصل سوم
عنوان مقاله : بهبود تنش پسماند مربوط به جوشکاری توسط کوبکاری لیزری
- مقدمه
کوبکاری (پرداخت) لیزری یک تکنیک عملیات سطحی است که از لحاظ مکانیکی فعالیت دو طرفه مربوط به سطح ماده و پلاسمای فشار بالایی را هنگام انتشار لیزر با پالس کوتاه روی ماده زیر آب، ممکن می سازد. انرژی مربوط به کوبکاری لیزری کوتاه تکی (1 پالس) خیلی بزرگتر از (ساچمه پاشی) می باشد. به صورت متوالی تأثیر بهبود یافته مربوط به تنش پسماند به عمق mm1 گسترش می یابد و این تکنیک به عنوان یک اندازه گیری پیشگیرانه در برابر ترک خوردگی و خوردگی توام با تنش در نیروگاههای هسته ای، جائیکه قابلیات اطمینان خیلی بالائی مورد نیاز می باشد، بکار می رود و به عنوان یک اندازه گیری میزان خستگی برای قطعات هواپیما هم بکار می رود. علاوه بر این، کوبکاری لیزری کنترل مربوط به شرایط مختلف همانند انرژی پالس دقیق برای ماده، آرایش و چیدمان ناحیه ای را فراهم می نماید و دارای مشخصات دیگری می باشند. مثال ها عبارتند از : عدم نیاز به پیش عملیات ها همانند پولیش کاری، عدم وجود تماس با ماده و عدم نیروی واکنشی.
اصول مربوط به کوبکاری لیزری در این مقاله شرح داده می شوند و باعث بهبود اثرات تنش پسماند در هنگام بکارگیری کوبکاری لیزری برای ایجاد محدوده های جوش و اتصالات جوشکاری شده می شود. علاوه بر این نتایج مربوط به تست ترک خوردگی، خورندگی تنشی((SCC نمایش داده می‌شوند.
- اصول مربوط به کوبکاری لیزری
اصول مربوط به کوبکاری لیزری با استفاده از شکل 1 تشریح می شوند. لایه سطحی ماده توسط انتشار ستون لیزری در جایی که عرض پالس چندین برابر ns بوده و دانستیه توان پیک چندین S10 از MW/mm2 و پلاسمای متالیک فشار بالا روی سطح رخ می دهد، ساییده میشود.زمانی که 1 لیزر روی ماده زیر آب یا ماده با غشاء آبکی روی سطح منتشر می شود،از انبساط پلاسما توسط اینرسی آب و رسیدن فشار پلاسما به چند برابر GPa که 100-10 برابر آن در هوا می باشد، جلوگیری به عمل می آید. یک موج ضربه ای توسط این فشار و انتشار داخل ماده ،تولید می شود. لایه سطحی ماده به واسطه تنش دینامیکی موج برخوردی تحت تغییر شکل پلاستیکی واقع می شود، بنابراین تنش پسماند فشاری توسط احاطه محدودیت الاستیکی شکل می گیرد. ...
...
فصل دوم
بررسی تنش پسماند و عملیات حرارتی پس از جوش در جوشهای چندپاسه با آزمایش ها و روش المان محدود
چکیده
توزیع تنش پسماند پس از جوشکاری و پس از یک عملیات حرارتی پس از جوش کاری به وسیله یک تحلیل جریان گرمایی موقت المان محدود در رابطه با یک تحلیل زوج گرمایی- مکانیکی تعیین شده است. برای بررسی نتایج عددی تنش پسماند، سطح یک جوش لب به لب چند پاسه، به وسیله تکنیک ایجاد سوراخ اندازه گیری شد و با پیش بینی های تحلیل المان محدود مورد مقایسه قرار گرفت. تحلیل عددی برای دو جوش چند پاسه دارای صفحات ضخیم مورد استفاده قرار گرفت که در ساخت کشتی بکار می رفتند. یک اتصال جوش 12 پاس دارای شیار K با صفحه mm56 ، و یک اتصال جوش 9 پاس دارای شیار V با صفحه mm32 ، یک تنش پسماند حداکثر MPa316 در صفحه mm56 مشاهده شد، اما پس از عملیات حرارتی بعد از جوشکاری به MPa39 کاهش یافت.