پارس پروژه (پرتال پروژه های دانشگاهی)

MV3- تنش های باقیمانده در قطعه های جوشکاری شده

کد محصول MV3

فایلWORD

173 صفحه

40000 تومان

دانلود فایل بلافاصله بعد از خرید

چكيده

یکی از پدیده هایی که در اثر عملیات جوشکاری گاهی بروز کرده و باعث اثرات نامطلوب بر روی خواص مکانیکی قطعات می گردد، تنش های باقیمانده می باشد. آشنایی با نحوه ی ایجاد این تنش ها و چگونگی عملکردشان در تأثیرگذاری روی خواص مکانیکی قطعه بستر مناسبی را برای مقابله با آن ها ایجاد می نماید. به همین جهت در این پایان نامه ابتدا علت وجودی تنش باقیمانده و اثرات این تنشها بر روی قطعات جوشکاری شده مورد بررسی قرار گرفته و سپس به روشهای پیش بینی تنش های باقیمانده اشاره شده است.در ادامه تکنیک های گوناگون اندازه گیری تنش های باقیمانده ضمن بررسی با یکدیگر مقایسه گردیده و در نهایت روش ها و پیشنهادهایی جهت کاهش و یا حذف تنش باقیمانده در قطعات جوشکاری شده آمده است.

كلمات كليدي: تنش باقیمانده، تنش های حرارتی، جوشکاری، اعوجاج، اندازه گیری تنش های باقیمانده، تنش گیری

فصل اول           1

مقدمه    1

فصل دوم           3

تنش های باقیمانده و اعوجاج       3

2-1 مقدمه         3

2-2 علت وجودی تنش های باقیمانده       5

2-3 پیش بینی تنش های باقیمانده جوشکاری        6

2-4 تنش های باقیمانده ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک 7

2-5تشکیل تنش های باقیمانده     8

2-5-1 تنش های باقیمانده تولید شده توسط مکانیزم عدم انطباق      8

2-5-2 تنش های باقیمانده تولید شده توسط مکانیزم توزیع غیر یکنواخت کرنش های غیر الاستیک    10

2-6 منبع تنش های باقیمانده        12

2-7 شرایط تعادل تنش های باقیمانده        12

2-8 تنش های حرارتی در هنگام جوشکاری و تنش های باقیمانده حاصله     13

2-9 حرکت فلز در هنگام جوشکاری        15

2-10 تنش های باقیمانده و تنش های عکس العملی در قطعات جوشکاری شده         16

2-11 تنش های باقیمانده در جوش لبه      18

2-12تکنیک هایی برای آنالیز تنش های باقیمانده و اعوجاج           19

2-13 اثرات تنش های باقیمانده   21

2-13-1 شکست تحت تنش های کششی  21

2-13-1-1 تغییرات تنش های باقیمانده در قطعات جوشکاری شده در معرض بارگذاری کششی قرار گرفته      21

2-13-1-2 اثرات تنش های باقیمانده بر روی شکست ترد ساختمان های جوشکاری شده       22

2-13-2 اثرات عملیات تنش گیری بر روی شکست ترد اتصال جوشکاری شده         25

2-13-3 کمانش تحت بارگذاری فشاری   26

2-13-3-1 ستون های تحت بارگذاری فشاری       27

2-13-3-2 پلیت ها و ساختمان های پلیتی تحت بارگذاری فشاری   28

2-13-3-3 ترکیب اثرات تنش های باقیمانده و اعوجاج      30

2-13-4 اثرات تنش های باقیمانه بر شکست خستگی ساختمان های جوشکاری شده  31

2-13-5 اثرات محیط      32

2-14 نتیجه گیری          34

فصل سوم          35

روش های پیش بینی تنش های باقیمانده   35

3-1مقدمه          35

3-2 ویژگی های مسئله    36

3-2-1 تحلیل انتقال حرارت طی جوشکاری          38

3-2-1-1 روش های حل تحلیلی بسته       38

3-2-1-2 روش تفاضل متناهی     41

3-2-1-3 شیوه حل المان محدود 49

3-2-2 تحلیل المان محدود تنش های باقیمانده       52

3-2-2-1 تحلیل یک بعدی         52

3-2-2-2 تحلیل المان محدود      53

3-2-3 روش های تحلیلی تنش های باقیمانده        55

3-3 نتیجه گیری 60

فصل چهارم       61

اندازه گیری تنش های باقیمانده در اتصالات جوشکاری شده          61

4-1 مقدمه         61

4-2 دسته بندی تکنیک های مورد استفاده برای اندازه گیری تنش های باقیمانده        61

4-2-1 اندازه گیری تنش های باقیمانده به وسیله تکنیک های رهاسازی تنش            64

4-2-1-1 تکنیک تکه تکه کردن پلیت و استفاده دستگاه های اندازه گیری تغییر بعد نسبی مقاومت الکتریکی   65

4-2-1-2 تکنیک گننرت برای پلیت ها    69

4-2-1-3 تکنیک سوراخ کردن مَتَر-سوئت           70

4-2-1-4 تکنیک استحاله كرنش 72

4-2-1-5 تکنیک فرز کاری متوالی          80

4-2-1-6 تکنیک ماشینکاری      81

4-2-1-7 تکنیک تکه تکه کردن 81

4-2-1-8 تکنیک داخل تراشی    82

4-2-1-9 تکنیک سوراخ کردن گننرت    82

4-2-1-10 تکنیک تقسیم بندی شبکه ای  83

4-2-1-11 تکنیک سوراخ کردن همراه با استفاده از پوشش های ترد           83

4-2-1-12 تکنیک سوراخ کردن همراه با پوشش فتوالاستیک         83

4-2-2 اندازه گیری تنش های باقیمانده به وسیله پراش اشعهx          85

4-2-2-1 تکنیک فیلم اشعه ایکس           87

4-2-2-2 تکنیک دیفرکتومتر اشعه ایکس 88

4-2-3 تعیین تنش های باقیمانده به وسیله اندازه گیری خواص حساس به تنش           88

4-2-3-1 تکنیک های اولتراسونیک        88

4-2-3-2 تکنیک اندازه گیری سختی      91

4-2-4 تعیین تنش های باقیمانده به وسیله تکنیک های القاء هیدروژن و ترک خوردن خوردگی تنشی  93

4-2-4-1تکنیک ترک خوردن ناشی از القاء هیدروژن استفاده شده برای نمونه های فولادی، با استحکام بالا    93

4-2-4-2تکنیک ترک خوردن خوردگی تنشی استفاده شده برای نمونه های فولادی 93

4-2-5 روش های اندازه گیری تنش بدون توسل به اندازه گیری کرنش       94

4-2-5-1 روش اکوستوالاستیک  94

4-2-5-2 روش کرنش مغناطیسی 95

4-2-5-3 روش طنین بارخوسن    96

4-3 انتخاب و استفاده از تکنیک اندازه گیری مناسب و ارزیابی نتایج           97

4-3-1 انتخاب تکنیک اندازه گیری مناسب           97

4-4 طریقه ی آماده سازی  قطعه برای اندازه گیری تنش هاي باقیمانده         103

4-4-1 مشخصات اتصال جوشي  103

4-4-2 آماده سازي سطح            103

4-4-3 گريس (روغن) زدايي       104

4-4-4 سنباده زني          105

4-4-5 رسم خطوط نشانه براي كرنش سنج           105

4-4-6 مهيا سازي سطح  105

4-4-7 خنثي سازي        106

4-4-8 نصب كرنش سنج            106

4-4-9 مشخصات كرنش سنج     109

4-4-10 مشخصات دستگاه سوراخ كننده  109

4-5 نتیجه گیری            111

فصل پنجم         112

انواعی از تنش های باقیمانده در اتصالات جوشکاری شده   112

5-1 مقدمه         112

5-2 توزیع تنش های باقیمانده در چند نوع جوش   112

5-2-1 جوش مسدود      112

5-2-2 اشکال و ستونهای جوشکاری شده 113

5-2-3 لوله های جوشکاری شده 114

5-3 تنش های باقیمانده در قطعات جوشکاری شده مواد مختلف      116

5-3-1 جوش های فولادی با استحکام زیاد           118

5-3-2 جوش های آلیاژهای آلومینیم        119

5-3-3 جوش های آلیازهای تیتانیم          120

5-4 فاکتورهای مختلف موثر بر تنش های باقیمانده در جوشکاری   121

5-4-1 اثر طول نمونه      122

5-4-2 اثر عرض نمونه    124

5-4-3 ضخامت پلیت(تنش های باقیماده و قطعات جوشکاری شده سنگین)  124

5-4-4 تنش های باقیمانده در قطعات جوشکاری شده توسط عملیات های مختلف جوشکاری            126

5-4-5 اثرات ترتیب جوشکاری بر تنش های باقیمانده        126

5-5 نتیجه گیری 127

فصل ششم         128

طراحی و روش های کاهش تنش های باقیمانده و اعوجاج  128

6-1 مقدمه         128

6-2 کاهش تنش های باقیمانده    128

6-2-1 اثر مقدار جوش و ترتیب جوشکاری           129

6-3 کنترل اعوجاج         129

6-3-1 طراحی   129

6-3-2 روش مونتاژ         130

6-4 روش خم کردن قبلی           132

6-5 پیش گرم کردن      133

6-6 برطرف کردن اعوجاج         133

6-6-1 تاب گیری گرمایی          134

6-6-2 پرس کردن         134

6-6-3 سایر روش ها      134

6-7 عملیات مکانیکی و گرمایی بر روی قطعات جوشکاری شده     134

6-7-1 دلایل انجام عملیات مکانیکی و حرارتی بر روی قطعه جوشکاری شده           135

6-7-2 کدهای لازم        136

6-8 عملیات گرمایی متداول قطعات جوشکاری شده          136

6-8-1 پیش گرم کردن  136

6-8-2 عملیات گرمایی بعد ازجوشکاری  139

6-8-3 تنش گیری گرمایی          140

6-8-4 تنش گیری کنترل شده در درجه حرارت پائین        141

6-9 کار مکانیکی بر روی فلز توسط ضربات شدید            142

6-10 عملیات تنش گیری مکانیکی          144

6-11 تنش گیری ارتعاشی           145

6-11-1 مکانیزم تنش گیری ارتعاشی و نحوه ی انجام آن   145

6-11-2 دامنه کاربرد      146

6-11-3 مدت زمان لازم برای انجام فرایند تنش گیری        147

6-11-4 شیوه تعیین کاهش تنش  147

6-11-5 محدودیت ها    149

6-12 نتیجه گیری          150

فصل هفتم         151

نتیجه گیری       151

مراجع   153

 

 

                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                              صفحه

فصل اول           1

مقدمه    1

فصل دوم           3

تنش های باقیمانده و اعوجاج       3

شکل 2-1 تنش های انقباضی طولی و عرضی در جوش لب به لب   3

شکل 2-2 تنش های انقباضی طولی و عرضی در جوش گوشه         4

شکل 2-3  اعوجاج در جوش لب به لب    4

شکل2-4 اعوجاج در جوش گوشه           5

شکل2-5 روند منظم پیش بینی تنش های باقیمانده ایجاد شده به واسطه جوشکاری و نتایج حاصل از آنها         6

شکل 2-6 تنش های باقیمانده ماکروسکوپیک در مقیاسهای مختلف 7

شکل2-7 تنش های باقیمانده تولید شده در وقتی که میله های باطول های مختلف با اعمال نیرو به همدیگر اتصال داده شوند       8

شکل 2-8 منحنی درجه حرارت تنش در میله وسطی اسکلت سه میله ای        9

شکل 2-9 شماتیک نشان دهنده تغییرات درجه حرارت و تنش در هنگام جوشکاری  13

شکل 2-10 تغییر فرم (انحراف) مرکز لبه پایینی پلیت مستطیل شکل ناشی از گرم کردن طول لبه بالایی (به وسیله منبع گرمایی متحرک) و سرد شدن بعدی آن    15

شکل 2-11 مثالی از توزیع تنش های باقیمانده در جوش لب به لب  17

شکل 2-12 تنش های باقیمانده در جوش لبه          18

شکل 2-13 روش های آنالیز تنش های باقیمانده در قطعات جوشکاری شده 20

شکل 2-14 شماتیک توزیع تنش ها در جوش لب به لب وقتی که بارهای یکنواخت کششی اعمال شود و تنش های باقیمانده حاصل شده، بعد از باربرداری آزاد گردد.            23

شکل 2-15 اثرات شیار تیز و تنش باقیمانده بر روی استحکام شکست           24

شکل 2-16 اثرات عملیات حرارتی تنش گیری بر روی مشخصات شکست ترد نمونه های پلیتی پهن جوشکاری شده شیاردار     26

شکل2-17 اثرات تنش های باقیمانده بر روی استحکام کمانشی ستون ها      28

شکل 2-18 نمونه های پانلی فولادی استفاده شده به وسیله فوجیتا و یوشیتا     29

شکل 2-19 پوسته پلیتی کف کشتی باری که بطور عرضی دارای چارچوب جوشکاری شده است.       31

شکل 2-20 تغییر در توزیع تنش پوسته و منحنی انحراف پوسته کف 31

شکل2-21وضعیت ترک ها در جوش لب به لب فولاد SAE340 . بعد از اینکه به مدت 50 دقیقه جوش در معرض شارژ هیدروژن قرار داشته، در روغن کوئنچ و در درجه حرارت ℃260 تمپر شده است         33

فصل سوم          35

روش های پیش بینی تنش های باقیمانده   35

شکل3-1یک شکل معمول جوشکاری      36

شکل3-2 چهار قسمت مهم جوش که تحت پیشینه ی حرارتی متفاوت قرار گرفته اند  37

شکل3-3 پیشینه ی حرارتی و تغییرات خواص فیزیکی        37

شکل 3-4 سیستم محورهای مختصات و مدل منبع حرارت   43

شکل 3-5 ابعاد سیستم شبکه ای و مش      43

شکل3-6 خط هم دمایی دمای سالیدوس و دمای ℃ 723 برای ورق به ضخامت 6 میلی متر     47

شکل 3-7 خط هم دمایی دمای سالیدوس و دمای ℃ 723 برای ورق به ضخامت 8 میلی متر.   47

شکل 3-8 خط هم دمایی دمای سالیدوس و دمای ℃ 723 برای ورق به ضخامت 10 میلی متر  47

شکل 3-9 خط هم دمایی دمای سالیدوس و دمای ℃ 723 برای ورق به ضخامت 12 میلی متر. 48

شکل 3-10 توزیع دمایی روی سطح ورقی به ضخامت 16 میلی متر از جنس فولاد نرم که نشان می دهد طی 130 ثانیه از ℃ 800 تا ℃ 500 خنک می شود   48

شکل 3-11 توزیع دمایی روی سطح ورقی به ضخامت 12 میلی متر از جنس فولاد نرم که نشان می دهد طی 23 ثانیه از ℃ 800 تا ℃ 500 خنک می شود        49

شکل 3-12 الف) توزیع معمول تنش باقیمانده طولی در عرض پهنای ورق  ب) مدل ساده توزیع تنش باقیمانده   57

شکل 3-13 تعریف اصطلاحات روابط 3-29 تا 3-30         60

فصل چهارم       61

اندازه گیری تنش های باقیمانده در اتصالات جوشکاری شده          61

شکل 4-1 تکنین رها سازی تنش که بر روی یک پلیت بکار برده شده است  65

شکل 4-2 تکنیک گننرت برای اندازه گیری تنش های باقیمانده در پلیت      70

شکل 4-3 ترتیب ستاره ای اندازه گیرنده های کرنش در تکنیک سوراخ کردن مَتَر-سوئت.    71

شکل 4-4 روش استحاله كرنش   73

شکل4-5  تنش در p(R,a)  قبل و بعد از ایجاد سوراخ.       74

شکل 4-6 تغییر کرنش های مماسی و شعاعی با فاصله از مرکز سوراخ ایجاد شده تنش باقیمانده تک محوری   75

شکل4-7 آرایش کرنش سنج رست در تعیین تنش باقیمانده            76

شکل 4-8 کرنش آزاد شده و عمق حفره  78

شکل 4-9 نمودار درصد کرنش آزاد شده بر حسب عمق حفره        78

شکل4-10 ضرایب   و   در عمق کامل حفره ( )     80

شکل 4-11: اندازه گیری تنش های باقیمانده به وسیله برداشتن متوالی لایه های فلز    81

شکل 4-12 تکنیک تکه تکه کردن روزنتال-نورتون           82

شکل 4-13 متد سوراخ کردن گننرت       82

شکل 4-14: الگوی ترک های حاصله تحت شرایط مختلف تنش سطحی نشان داده شدن توسط تلفیق روش حفره مَتر و پوشش های ترد       84

شکل 4-15 شماتیک  سیستم نوری پلاریسکوپ انعکاسی   84

شکل 4-16 تفرق حاصل شده توسط انعکاس موج تک رنگ هم فاز از روی صفحات اتمی مجاور      86

شکل 4-17 دیاگرام های شماتیک برای تکنیک های تفرق اشعه ایکس        87

شکل 4-18 تکنیک امواج اولتراسونیک پلاریزه شده          87

شکل4-19 تفرق دوبل صوتی مربوط به میدان تنش صفحه ای          95

شکل4-20 شمای کلی از یک سنسور غیر ایزوتروپ مغناطیسی        96

شکل 4-21: شمای ساختمان سنسور BHN            97

شکل 3-22 توزیع تنش های باقیمانده در جهت ضخامت     101

شکل 4-23 گریس زدایی            104

شکل 4-24 سنباده زنی   105

شکل 4-25 سنباده زنی   106

شکل 4-26 قرار دادن ترمینال در فاصله 2 میلی متری کرنش سنج     107

شکل4-27 چسباندن نوار چسب    107

شکل4- 28 برگردندن نوار چسب 107

شکل4-29 کشیدن کاتالیزور به وسیله قلم مو روی کرنش سنج        108

شکل4-30 ریختن چسب بر روی سطح نمونه در محل تماس با نوار چسب     108

شکل4-31 چسباندن تنزيب نوار چسب به سطح      108

شکل4-32 قرار دادن انگشت شصت بر روی کرنش سنج    109

شکل4-33 برداشتن نوار چسب     109

شکل4-34 رست ساعتگرد          110

شکل4-35 استفاده از میکروسکوپ          110

فصل پنجم         112

انواعی از تنش های باقیمانده در اتصالات جوشکاری شده   112

شکل5-1 توزیع تئوریکی و تجربی تنش های باقیمانده در جوش مسدود       113

شکل 5-2 مثال هایی از توزیع تنش های باقیمانده در مقاطع جوشکاری شده  114

شکل 5-3 تنش های باقیمانده در لوله ی جوشکاری شده.   115

شکل 5-4 تنش های باقیمانده  در جوشکاری محیطی لوله ی از جنس فولاد کم کربن           115

شکل 5-5 تنش های تسلیم فلزات ساختمانی در درجه حرارت های زیاد.      117

شکل 5-6 ماکزیمم کرنش های مکانیکی مشاهده شده در فاصله ی یک اینچی خط جوش بر حسب استحکام تسلیم پلیت اصلی            118

شکل 5-7 توزیع تنش های باقیمانده ی طولی در جوش لب به لب فولاد با استحکام زیاد        118

شکل 5-8 توزیع استحکام تسلیم و تنش های باقیمانده طولی در پلیت جوشکاری شده از جنس آلیاژ آلومینیوم5456-H321  با پهنای 36 اینچ و ضخامت 5/0 اینچ         120

شکل 5-9 توزیع تنش های باقیمانده در قطعات جوشکاری شده از جنس آلیاژ تیتانیوم            121

شکل 5-10 نمونه های استفاده شده جهت تحقیق اثر طول جوش بر تنش های باقیمانده          122

شکل 5-11 توزیع تنش های باقیمانده در طول های مختلف جوش های لب به لب     123

شکل 5-12 اثر طول جوش بر روی تنش های باقیمانده       124

شکل 5-13 توزیع تنش های باقیمانده در جهت ضخامت فلز جوش اتصال لب به لب  125

فصل ششم         128

طراحی و روش های کاهش تنش های باقیمانده و اعوجاج  128

شکل 6-1 روش های مرتب کردن قطعات قبل از جوشکاری برای جوش های لب به لب و گوشه        131

شکل 6-2 ترتیب گیره ای که از اعوجاج زاویه ای جلوگیری کرده ودر عین حال قطعه می تواند انقباض عرضی آزاد داشته باشد 131

شکل 6-3 اسبابی که برای جوشکاری اتصالات T شکلی که تحت کرنش اولیه پلاستیک  قرار می گیرند، استفاده می شود        132

شکل 6-4 منحنی های تنش سطحی لازم برای بدست آوردن تغییر زاویه ای صفر، بر حسب ضخامت پلیت فلانچ           133

شکل 6-5 اثر پیش گرم کردن بر روی تغییر زاویه ای اتصال جوش گوشه ای            133

شکل6-6 اثر درجه حرارت و زمان بر عملیات تنش گیری گرمایی   141

شکل 6-7 نمونه هایی از به کارگیری روش تنش گیری ارتعاشی جهت کاهش تنش های باقیمانده در قطعات جوشکاری شده    146

شکل6-8 زمان لازم برای تنش گیری با توجه به وزن قطعه   147

شکل 6-9 نمودار نحوه ی توزیع تنش در ناحیه اطراف خط جوش   149

           

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                              صفحه

فصل اول           1

مقدمه    1

فصل دوم           3

تنش های باقیمانده و اعوجاج       3

جدول 2-1 محیط هایی که منجر به ترک خوردن خستگی تنشی می شوند    33

فصل سوم          35

روش های پیش بینی تنش های باقیمانده   35

جدول3-1 ترکیب شیمیایی فولاد C-Mn  46

جدول 3-2 خواص حرارتی وابسته به دما   46

جدول 3-3 خواص مکانیکی وابسته به دما در فولاد C-Mn  46

جدول 3-4 پارامترهای جوشکاری            47

جدول 3-5 مقادیر فاکتور C برای فرآیندهای مختلف جوشکاری      58

فصل چهارم       61

اندازه گیری تنش های باقیمانده در اتصالات جوشکاری شده          61

جدول4-1 دسته بندی تکنیک های اندازه گیری تنش های باقیمانده.            63

جدول 4-2 خلاصه ای از تکنیک هایی که برای اندازه گیری تنش های باقیمانده در قطعات جوشکاری شده استفاده می گردند. 66

جدول 4-3 خواص فلزات به واسطه ی آنالیز با اشعه x         86

جدول4-4 اثر کرنش بر روی سختی کوکوبو.        92

جدول 4-5 مشخصات تکنیک های اندازه گیری تنش های باقیمانده            99

فصل پنجم         112

انواعی از تنش های باقیمانده در اتصالات جوشکاری شده   112

جدول 5-1 مقایسه خواص فیزیکی فولاد، آلومینیوم وتیتانیوم.           117

فصل ششم         128

طراحی و روش های کاهش تنش های باقیمانده و اعوجاج  128

جدول 6-1 رنج درجه حرارتهای که برای عملیات حرارتهای تنشگیری تعدادی از فولادها استفاده می شود        142

جدول6-2 شرکت های که از تنش گیری ارتعاشی در تولیدات صنعتی خود استفاده می کنند  149

 

ارسال نظر


کد امنیتی
بارگزاری مجدد

راهنمای خرید

نحوه ی خرید

 شماره پشتیبانی و تلگرام 09372555240

 1- پرداخت اینترنتی: برای پرداخت اینترنتی اینجا کلیلک کنید

2.کارت به کارت: با استفاده از پایانه های خود پرداز مبلغ محصول را به شماره کارت زیر انتقال داده و سپس  4 رقم آخر کارت،ادرس ایمیل و کد محصول را برای ما پیامک یا ایمیل نمائید  6104337867130005 به نام علی اصغر رحیمی موحد بانک ملت

3: واریز نقدی به شماره حساب  ۱۲۶۰۸۹۳۱۴۵ وسپس شماره فیش ادرس ایمیل و کد محصول  را برای ما پیامک یا ایمیل نمائید

این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید