تحلیل تنش های پسماند ناشی از جوشکاری در صفحات دارای بازشو … |
1-1- پیشگفتار
برای اتصال دو قطعه، روشهای مختلفی وجود دارد. مهمترین این روشها استفاده از جوش، پیچ و پرچ است. در این میان استفاده از جوش در ساختمانسازی بسیار رایج است. قدمت استفاده از جوش در ساخت اسکلتهای فولادی شاید به 100 سال برسد. طی این سالها، پیشرفتهای قابلتوجهی در شناخت جوش و توسعه فنآوری مربوط به آن صورت گرفته است.
مهمترین دلایل استفاده از جوش را میتوان به طور خلاصه به صورت زیر بیان نمود:
1- برای اتصال دو قطعه به هم محدودیتی در ضخامت وجود ندارد.
2- سرعت بالای تولید.
3- استحکام بالا (ساختار یکپارچه).
4- اقتصادی بودن اتصال.
5- انعطافپذیری در طراحی جوش (تنوع فرآیندهای جوشکاری و قابلیت انجام شدن دستی یا خودکار).
اما با در نظر گرفتن این مزایا فرآیند جوشکاری دارای معایب زیر است:
1- اتصال دایمی بوده و امکان جداسازی قطعات وجود ندارد.
2- نیاز به بازرسی.
3- نیاز به مهارت در روشهای دستی و تجهیزات گرانقیمت در روشهای خودکار.
اما مهمترین عیب در یک قطعه جوشکاری شده، تولید تنش و تغییر شکل پسماند[1] در قطعه است. در عملیات جوشكاری، بعد از مرحله سرد شدن جسم، تنشهایی در آن باقی میماند كه به آنها تنشهای پسماند میگویند. این تنشها و همچنین تغییر شکلهای ناخواسته ناشی از جوشكاری، مهمترین عواملی هستند كه باعث ضعیف شدن اتصالات جوش و ناكارایی آنها در تحمل طولانی مدت بارها، شدهاند. از این رو، مهندسین علاقمند به دانش كاملی از توزیع تنشهای پسماند در سرتاسر جوش، روشهای تغییر دادن آن و نیز انتخاب روند جوشكاری مناسب كه بتواند تنشهای پسماند را به حداقل ممكن كاهش دهد، هستند ]1[.
روشهای تجربی اندازهگیری تنشهای پسماند جوشكاری علاوه بر گرانقیمت بودن در بعضی از موارد مستلزم عملیات سوراخکاری و یا مقطع زنی در قطعه جوش دادهشده بوده و فقط مقدار تنش را در سوراخهای ایجادشده و یا در بلوکهای جداشده به دست میدهند. پیشرفت روشهای تجربی نامخرب اگرچه توانست تا حدودی این کاستیها را جبران كند، ولی نمیتواند جوابگوی تمامی مشكلات باشد. به همین دلیل نیاز بیشتری به روشهای تحلیلی احساس میشود.
2-1- مبانی جوشکاری
1-2-1- تعریف جوش
بر اساس استاندارد ANSI/AWS A3.0-89 که مشتمل بر تعریفها و عبارتهای استاندارد جوشکاری است، جوشکاری عبارت است از یک فرآیند اتصالدهی که یک ماده یکپارچه را به وسیله حرارتدهی تا دمای جوش، با اعمال فشار و یا بدون آن و با استفاده از ماده پرکننده و یا
خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir
بدون استفاده از آن، تولید میکند.
یک قطعه جوشکاری شده شامل 3 ناحیه فلز پایه، فلز جوش و ناحیه متأثر از حرارت بوده که در شکل 1-1 نشان داده شده است.
2-2-1- انواع اتصالات جوشی
در شکل 1-2 انواع اتصالات جوشی نشان داده شده است. این اتصالات عبارتند از:
الف– اتصال لب به لب.
ب– اتصال پوششی (رویهم).
پ– اتصال گوشه.
ت– اتصال سپری.
ث– اتصال پیشانی.
3-2-1- انواع جوش
انواع اتصالات را میتوان به روشهای متفاوتی جوشکاری نمود. در شکل 1-3 انواع جوش نشان داده شده است که عبارتاند از:
الف– جوش شیاری [1].
ب– جوش گوشه[2].
پ– جوش کام.
ث– جوش انگشتانه.
دو نوع جوش شیاری از نوع لببهلب[3] و جوش گوشه پر کاربردترین جوشها میباشند. کاربرد جوش کام و انگشتانه به موارد خاص محدود میشود.
4-2-1- جوش شیاری
برای اتصال دو لبه به صورت لببهلب از جوش شیاری استفاده میشود. در صفحات نازک (ضخامت کمتر از 3 میلیمتر) احتیاجی به آمادهسازی لبهها نیست؛ اما در صفحات ضخیم برای نفوذ کامل جوش احتیاج به آمادهسازی لبههای قطعه کار است. جوش شیاری میتواند به دو صورت یک طرفه و دو طرفه انجام شود. در شکل 1-4 انواع آمادهسازی لبه نشان داده شده است.
3-1- جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکشدار
در این روش گرمای مورد نیاز برای جوشکاری از قوس الکتریکی به وجود آمده بین الکترود و قطعه کار حاصل میشود. نوک الکترود، حوضچهی جوش مذاب، قوس و موضع جوش بر روی قطعه کار توسط گاز محافظ حاصل از تجزیه و احتراق پوشش الکترود محافظت میشود؛ اما محافظت حاصل از این گاز، نسبت به روشهای GTAW و GMAW به خاطر عدم جریان مناسب گاز محافظ، کامل نبوده و محافظت اضافی از حوضچهی مذاب توسط سربارهی مذاب انجام میشود.
تجهیزات مورد استفاده در این روش منبع تغذیه، انبر جوشکاری، کابلهای اتصال و الکترود است. الکترودهای مورد استفاده در این روش دارای ترکیبهای شیمیایی بسیار متفاوت از مغزهی فولادی و همچنین انواع بسیار متنوعی از نظر وزن و جنس روکش میباشند. ضخامت قطعه، وضعیت جوشکاری و نوع اتصال، تعیینکننده قطر الکترود میباشند. فرم کلی نامگذاری الکترودها به صورت EXX(X)XX است. حرف E نشاندهندهی الکترود است، دو (یا سه) رقم اول نشاندهندهی حداقل استحکام کششی فلز جوش بر حسب ksi (کیلوپوند بر اینچمربع)، رقم بعدی نشاندهندهی وضعیت جوشکاری است، رقم 1 مناسب برای جوشکاری در تمام وضعیتها، 2 برای جوشکاری در وضعیتهای تخت و افقی و 4 برای کلیه حالتها به جز عمودی سر بالا است. رقم آخر به جنس پوشش و قابلیت بهکارگیری آن بستگی دارد، همچنین نوع جریان قابلاستفاده را مشخص میکند. تجهیزات مورد استفاده در این روش در شکل 1-5 نشان داده شده است ]2[.
4-1- ساماندهی پایان نامه
در این پایاننامه به فرآیند جوشکاری، تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری و بررسی اثر تنشهای پسماند در صفحات دارای بازشو و سختکننده پرداخته میشود. فصل اول به معرفی جوش، اتصالات جوشی و روشهای جوشکاری اختصاص دارد. در فصل دوم، نحوه استخراج معادلات حاکم بر رفتار حرارتی و مکانیکی جوش و علل شکلگیری تنشها و تغییرشکلهای پسماند در فرآیند جوشکاری تشریح میگردد. در فصل سوم، پیشینه تحقیق در مورد جوشکاری، تنشها و تغییرشکلهای پسماند ناشی از آن مورد بررسی قرار میگیرد. در فصل چهارم، چگونگی مدلسازی فرآیند جوشکاری، راستیآزمایی و نحوه استخراج تنشهای پسماند با استفاده از نرمافزار ANSYS شرح داده میشود. در فصل پنجم، ابتدا به تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری در صفحات دارای بازشو پرداخته میشود و در ادامه، اثر تنشهای پسماند بر رفتار این صفحات مورد تحلیل و بررسی قرار میگیرد. در فصل ششم به تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری در صفحات دارای سختکننده پرداخته میشود. در فصل هفتم، نتیجهگیری و پیشنهاد برای پژوهشهای آینده آورده میشود.
فصل دوم: تحلیل حرارتی و مكانیكی جوش
1-2- پیشگفتار
در این فصل به مبانی تحلیل حرارتی و مکانیکی پرداخته میشود.
2 Groove weld
3 Fillet weld
4 Butt weld
1 Residual
فرم در حال بارگذاری ...
[جمعه 1400-05-15] [ 05:38:00 ب.ظ ]
|