اغلب سازه ها در صنعت، از قطعـــات مختلفی كه توسط فرایند هایی مثل ریخته گـری، آهنگــــری، نورد، ماشینكاری، جوشكاری و…. تولید شده اند، تشكیل شده اند كه با كمك فرایند های گوناگونی به یكدیگر متصل می شوند. روش های مختلف اتصال را میتوان بر اساس فرایند های عملی و علمی به گروه های زیر طبقه بندی كرد:

• اتصال های مكـانیكــــی (پیچ، پرچ، میخ، پین و…)
• اتصال های متالوژیكی (جوشكاری، لحیم كاری و…)
• اتصـال های شیمیایــــی (چسب های آلی و معدنی)

هر یک از این اتصالات با توجه به وظایفی كه بر عهده دارند در یكی از دسته های زیر قرار می گیرند:

• اتصالات موقت مانندپیچ و مهره، پین و…
• اتصالات نیمه موقت مانند پرچ، لحیم كاری نرم و بعضی از چسب ها
• اتصالات دائمی مانند فرایند های جوشكاری، لحیم كاری سخت و اغلب چسب ها با واكنش های شیمیایی

از جمله فرایندهایی كه پس از انجام جوشکاری و به عبارتی در قطعات جوشکاری شده مد نظر قرار می گیرد تنش های پسماند می باشد كه به علت گرم و سرد شدنهای متوالی جوش و مناطق نزدیک آن و عدم امكان جابجایی در بعضی جهات، تنشهای پسماند داخلی در جوش و مناطق مجاور آن بوجود می آید.

تنش پسماند تنشی است كه بر اثر انجام عملیات خاص نظیر جوشکاری در جسم باقی می‌ماند و در حالی كه جسم تحت هیچ بارگذاری خارجی نیست نیز وجود دارد]19[

تنش زدایی یا تنش گیری که در اصطلاح به آن PWHT یا عملیات پسگرم نیز می‌گویند فرایندی است، جهت از بین بردن تنش های موجود که در عملیات و فرایند تولید به وجود آمده است. روش های مختلفی برای از بین بردن تنش های پسماند در نمونه های جوشکاری شده وجود دارد که از جمله آنها می توان به روش حرارتی و روش آلتراسونیک اشاره نمود.]16[

تکنیکهای متفاوتـی برای اندازه گیـری تنش پسماند وجود دارد که برای اندازه گیـری در هر روش به وسایل خاصی نیاز می باشد.

1-2) فصل بندی مطالب

در این فصل ابتدا به معرفی انواع روش های تنش زدایی اشاره خواهیم کرد. پس از آن انواع روش های اندازه گیری تنش های پسماند را توضیح خواهیم داد.

فصل دوم مربوط به پیشینه پژوهشی  و مروری بر تحقیقات انجام شده خواهد بود، بداین ترتیب که  ابتدا به مطالعات انجام شده در زمینه تنش زدایی جوش اشاره خواهد نمود. مطالعات صورت گرفته در این بخش شامل دو قسمت عمده یعنی تنش زدایی جوش با ضربات آلتراسونیک و تنش زدایی حرارتی می باشد که در فصل مربوطه به تشریح آن خواهیم پرداخت. در ادامه فصل دوم نیز به مطالعات صورت گرفته در زمینه اندازه گیری تنش های پسماند به روش سوراخ مرکزی وروش استاندارد پراش اشعه ایکس اشاره خواهد شد.

فصل سوم مربوط به روش تحقیق شامل روش مورد استفاده جهت جوشکاری نمونه های مورد نظر و پارمترهای در نظر گرفته شده در حین فرایند جوشکاری، معرفی دستگاه تنش زدایی در دو روش حرارتی و آلتراسونیک، نحوه آماده سازی نمونه ها جهت انجام تنش زدایی به روش حرارتی و آلتراسونیک، شرایط نمونـه و آماده سازی آن جهت اندازه گیـری تنش پسماند به روش سوراخ مرکزی و روش استاندارد پراش اشعه ایکس می باشد.

فصل چهارم  به بررسی نتایج به دست آمده از روش سوراخ مرکزی، روش استاندارد پراش اشعه ایکس و همچنین  مقدار تنش های پسماند موجود در هریک از نمونه ها خواهیم پرداخت.

فصل پنجم نیز به جمع بندی مطالب و پیشنهادات ارائه شده در زمینه تنش زدایی جوش و تنش های پسماند خواهد پرداخت.

 1-3) نحوه تشکیل تنش های پسماند

همانطور که گفته شد تنش پسماند تنشی است كه بر اثر انجام عملیات خاصی در جسم باقی می‌مانند و در حالی كه جسم تحت هیچ بارگذاری خارجی نیست نیز وجود دارد. طبیعت تنش پسماند به گونه ای است که در مقابل هر تنش كششی تنش فشاری نیز باید وجود داشته باشد، به گونه‌ای كه جسم در حالت تعادل باقی بماند كه به این حالت، حالت خود تعادلی می گویند.

علت اینكه شناسایی چنین تنشهایی برای ما مهم است این است كه وقتی جسم تحت تنش خارجی قرار می‌گیرد، این تنش خارجی به تنش پسماند موجود افزوده می‌شود.

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 

 

 پس اگر در منطقه‌ای تنش پسماند كششی داشته باشیم و بارگذاری ما نیز تنش كششی باشد سطح تنش در آن منطقه بالاتر از آنچه كه تنها با لحاظ تنش كششی خارجی بدست می‌آید خواهد بود. لذا در صورتی كه تنش كششی پسماند داخلی را در نظر نگیریم و قطعه را تنها براساس تنش اعمالی خارجی طراحی می‌كنیم ممكن است در اثر تنش‌های پسماند خارجی تنش در قطعه از حد تسلیم آن بالاتر رفته و باعث شكست آن گردد.

یكی از فرایندهایی كه باعث ایجاد تنش پسماند در سازه‌ها می‌گردد جوشكاری است كه به علت گرم و سرد شدنهای متوالی جوش و مناطق نزدیک جوش و عدم امكان جابجایی در بعضی جهات، تنشهای پسماند داخلی در جوش و مناطق مجاور آن بوجود می آید.

مقدار انبساط و تغییر شكل جسم در مقابل گرما متناسب با درجه حرارت می‌باشد. اصولاً با افزایش درجه حرارت تا نقطه ذوب فلز شاهد انبساط در آنها خواهیم بود. حال هنگامی‌ كه در نقطه‌ای از جسم درجه حرارت به طور موضعی افزایش یابد دراطراف آن یک شیب حرارتی بوجود می‌آید كه می‌خواهد باعث تغییر شكل و انبساط نقطه‌ای كه دمای آن افزایش پیدا كرده است بشود، ولی از اطراف توسط فلزی كه این نقطه را احاطه كرده‌اند و میل به تغییر شكل ندارند با تغییر شكل این نقطه مقابله می‌شود، لذا مناطق نزدیک این نقطه تحت تنش فشاری قرار می‌گیرند و در صورتی كه تنش فشاری موجود از حد تسلیم بیشتر شود باعث تغییر شكل پلاستیک این منطقه می‌شود. در حین سرد شدن منطقه‌ای كه گرم شده بود شاهد انقباض موضعی خواهیم بود كه باعث ایجاد تنش كششی در مجـاورت این نقطه در حـــد تنش تسلیم فلز خواهد بود.]19[

1-3-1 ) تشریح تنش پسماند در جوش

اگر بخواهیم تشكیل تنش پسماند در جوش را توضیح بدهیم می توان مدل زیر را تشریح نمود :       

سه میله یک، دو و سه را در نظر بگیرید كه توسط صفحات صلب چهار و پنج از دو طرف محدود شده‌اند. با گرم‌ شدن میله دو اگر دمای آن به اندازه ∆T افزایش یابد این میله در حالت آزاد به اندازه αlΔT افزایش طول پیدا می کند ولی میله‌های یک و سه چون تغییر دمایی نداشته‌اند در مقابل تغییر طول مقاومت می‌كنند، لذا تنشی در آنها القا می‌شود كه كششی است و عكس‌العمل این تنش به میله دو وارد می‌شود كه تنش فشاری است لذا به این ترتیب با گرم‌ شدن میله دو در میله‌های یک وسه تنش كششی و در میله دو تنش فشاری خواهیم داشت.

در جوش نیز چنین حالتی را خواهیم داشت. البته در بحث راجع به تنشهای تسلیم جوش به این نكته نیز باید توجه داشته باشیم كه تنش تسلیم فولادها با افزایش درجه حرارت كاهش می‌یابد.

در نظر بگیرید كه یک اتصال جوشی بین دو ورق بزرگ بوجود آمده و در منطقه‌ای نواری شكل در فاصله مشخصی از مركز جوش مورد بررسی می‌باشد فرض می‌شود كه نوار مورد بررسی در جهت طولی خود كاملاً مهار شده و تغییر شكلی در این جهت ندارد. قبل از گرم كردن، نوار فاقد تنش می باشد. در حین گرم كردن، این نوار  متمایل به انبساط بوده و لیكن توسط محیط (فلز) اطراف خود كه درجه حرارت پایین‌تری دارد از انبساط آن ممانعت می شود و در نتیجه تحت تاثیر تنشهای فشاری قرار می‌گیرد. تغییر شكل در نوار در ابتدا الاستیک بوده و با افزایش درجه حرارت افزایش یافته و در درجه حرارت T1 تغییر شكل پلاستیكی شروع می‌شود. با افزایش درجه حرارت میزان تنش تسلیم جسم كاهش یافته و تغییر شكل پلاستیكی نوار افزایش می‌یابد. چنانچه T2 حداكثر درجه حرارتی باشد كه در نوار اعمال می‌شود، تغییر شكل پلاستیكی فشاری ادامه خواهد یافت. در هنگام سرد شدن، نوار مورد بررسی تمایل به انقباض داشته كه منجر به كاهش سطح تنشها در آن می‌شود. كاهش سطح تنشها در این حالت منجر به تغییر شكل الاستیكی(مشابه باربرداری در نمونه‌های تحت آزمایش كشش) شده كه با توجه به درجه حرارت نوار ادامه خواهد داشت. در درجه حرارت T3 سطح تنشها در نوار در سطح تنش تسلیم فلز در این درجه حرارت خواهد شد. با كاهش بیشتر درجه حرارت، تنش تسلیم (و در نتیجه سطح تنش‌ها در نوار) افزایش یافته و تغییر شكل پلاستیكی (كششی) در نوار بوجود می‌آید. نتیجتاً اینكه سیكل حرارتی فوق‌الذكر منجر به ایجاد تنشهای پسماندی در سطح تنش تسلیم فلز در نوار فوق‌الذكر خواهد شد. با بهره گرفتن از مدل فوق الذكر می‌توان سطح تنش پسماند جوشی را در نقاط مختلف اطراف منطقه جوش بدست آورد.