نتایج تجربی و امکان تولید


Widget not in any sidebars

1- تنشهای طولی که منظور جهت موازی با راستای جوشکاری است.
2- تنشهای عرضی که منظور جهت عمود بر درز جوش است.
با توجه به منشأ نیز میتوان تنشهای ناشی از جوشکاری را در سه دسته جای داد:
1- تنشهای حرارتی که به علت توزیع ناهمسان دما تولید میشوند.
2- تنشهای ناشی از فاز دگرگونی.
3- تنشهای ناشی از تغییر شکل مومسان فلز.
تنشهای حرارتی پس از این که سازه سرد شد و همسانی دما در آن پدید آمد، از بین میروند. دسته دوم نیز امکان تولیدشان در بعضی از آلیاژهای فولاد وجود دارد. فاز دگرگونی موجب نرم شدن و تغییر حجم در مواد میگردد. تنشهای دسته سوم نیز همیشه در نواحی نزدیک به جوش و یا خود درز جوش به وجود میآیند.
م
فصل سوم
تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری
(مبانی نظری و تاریخچه)
3-1 پیشگفتار
سابقه تحلیل حرارتی و مکانیکی تنش‌های پسماند ناشی از جوشکاری به سال 1930 برمی‌گردد. در این سال روزنتال یک روش تقریبی برای حل معادله دیفرانسیل حرارت گذرا در جوشکاری ارائه داد. میرز با استفاده از فرضهای سادهکننده‌ای توانست محدودیت‌های روش پیشنهادی روزنتال را برطرف کند [15].
در سال‌های اخیر، روش اجزای محدود به عنوان ابزاری قوی برای تحلیل حرارتی و به دست آوردن مقدار تنش پسماند جوش مورد توجه واقع شده است. مقاله هیبیت و مارکل [16] که در سال 1978 منتشر شد، اولین گام در استفاده از روش اجزای محدود برای پیش‌بینی تنش‌های پسماند جوش است. در این مقاله، یک جوش دایره‌ای به روی دیسکی متقارن مدل شده بود. نتایج به دست آمده از مدل حرارتی دو بعدی، تطابق خوبی با اندازه‌گیری‌های تجربی نداشت و از میان نتایج تنش، فقط مقدار تنش بیشینه با مقادیر آزمایشگاهی همخوانی داشت. دیگارمو [17]، حساسیت نتایج حاصل از تحلیل حرارتی را نسبت به شبکه‌بندی و گام‌های زمانی، مورد بررسی قرار داد.
در مرجع [18] یک مدل اجزای محدود دو بعدی برای حل توزیع دما و تنش گذرا برای جوشکاری لببهلب دو ورق فولادی ارائه شد. مدل حرارتی تطابق خوبی با دماهای تجربی در بیرون ناحیه متأثر از حرارت موسوم به HAZ داشت. در این مقاله خواص مواد نسبت به دما در نظر گرفته شد؛ اما تنش‌های پسماند محاسبه‌شده، بسیار بیشتر از مقادیر اندازه‌گیری شده بود. نویسنده مقاله بر این باور بود که این اختلاف به خاطر دو بعدی بودن مدل وی بوده است.
ریبیکی [19]، در مقاله‌ای که در سال 1980 منتشر کرد، مدلی برای محاسبه تنش‌های پسماند در یک لوله با جوش دو پاس محیطی بر اساس یک منبع حرارتی نقطه متحرک و روش اجزای محدود ارائه داد. دماهای به دست آمده توسط ترموکوپل‌ها نسبت به دماهای محاسبه‌شده، حداکثر دارای 9 درصد اختلاف برای پاس اول و 17 درصد اختلاف برای پاس دوم بودند.
در مرجع [20]، برای محاسبه میدان تنش در یک ورق با جوش لببهلب، یک آنالیز اجزای محدود دو بعدی انجام گردید. در این کار شرایط تنش صفحه‌ای در نظر گرفته شده و تحلیل‌های مختلفی برای سرعت جوشکاری و گرمای ورودی مختلف و همچنین برای جوشکاری یکطرفه و دوطرفه انجام‌شده است. نتیجه‌گیری شده که در دمای حدود c° 1200 به دلیل کرنش‌های کششی عرضی زیاد ممکن است ترکهای گرم تکثیر شوند. نویسنده مقاله تصدیق نموده است که برای انجام یک تحلیل کامل و دقیق در فرآیند ترمودینامیکی جوشکاری و به دست آوردن توزیع دما و تنش، یک مدل سه بعدی مورد نیاز است.
فنگ [21]، تغییرات خواص مواد نسبت به دما را تا درجه ذوب منظور نمود. در این کار از فولاد AISI 1020 با مدل سختشوندگی همسانگرد جنبشی استفاده کرد. تغییرشکل محاسبه‌شده، تطابق خوبی با نتایج تجربی داشت. ضمناً در این مدل، حالت کرنش صفحه‌ای فرض گردیده و پیشنهاد شده که آنالیز سه بعدی برای این کار بسیار مناسب است.
در مرجع [22]، یک مدل ترمو مکانیکی برای جوشکاری ارائه گردیده است. این مدل سه بعدی است و خواص مواد به صورت وابسته به دما در نظر گرفته شده و از مدل سختشوندگی ترکیبی همسانگرد جنبشی استفاده شده است. نتایج به دست آمده تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند.
مراجع دیگری هم در این زمینه موجود است و در اینجا فقط به چند نمونه کلی اشاره گردید. از مرور کردن مقالههای یادشده استنباط می‌شود که اکثر مدلهای تحلیل تنش موجود، دوبعدی هستند و این به دلیل هزینه بالای تحلیل رایانه‌ای در گذشته بوده است. در سال‌های اخیر چند تحلیل سه بعدی انجام گرفته که اکثراً نتایج رضایت بخشی داشته‌اند [23و24]. در تمامی این مدل‌سازیها از سختشوندگی همسانگرد و یا سخت‎شوندگی ترکیبی همسانگرد جنبشی استفاده شده است.
3-2 تنشهای پسماند طولی ناشی از جوشکاری