تخمین تنش پسامند با استفاده از روش های غیر مخرب و ارتباط آن با پروسه های تولید در انواع مختلف جوشکاری
تاریخ ارسال : 25 /11 /1393
دسته بندي: پابان نامه - پروژه - مقاله - تحقیق,مهندسی مکانیک,دیگر رشته ها,تصاویر
حجم فایل : 1.49 مگابايت
فرمت فايل هاي فشرده : word
تعداد صفحات : 52 صفحه

قیمت : 5,000 تومان

  خرید فایل

توضیح :

عنوان تحقیق : 

تخمین تنش پسامند با استفاده از روش های غیر مخرب و ارتباط آن با پروسه های تولید در انواع مختلف جوشکاری

 

 

فهرست

فصل اول:
پيش بيني تنش پسماند جوشكاري در لولة فولادي 9Cr-1Mo اصلاح شده با جوشكاري لب به لب با چند پاس با توجه به اثرات انتقال فازي
ارزيابي تنش پسماند
جوشكاري ذاتاً باعث بروز توليد ترك هايي در محل جوش مي شوند
تنش هاي پسماند در ظروف فشار
المان محدود
آناليز عددي
تنش پسماند جوشكاري
انتقال فازي
جوشكاري با چند پاس
جوشكاري فولاد ، Cr-Mo
براي حذف تنش پسماند جوشكاري
فرآيند تجربي
باقيماندة پاس هاي جوش با استفاده از جوشكاري قوس
تركيب شيميايي ( درصد جرمي ) مربوط به فلز پايه و فلز جوش و وضعيت عمليات حرارتي مربوط به فلز پايه
مدل سازي  المان محدود
شرايط جوشكاري  براي هر فاز
خواص فيزيكي حرارتي وابسته به درجه حرارت
خواص مكانيكي حرارتي وابسته به درجه حرارت
كار اصلي در توسعه و ايجاد مسيرهاي فرعي

آناليز حرارتي
انتقال فاز حالت جامد
ساختار ميكروسكوپي مربوط به فلز جوش و HAZ ، مارتنزيت كامل مي باشد
 كميت مربوط به مارتنزيت
 آناليز مكانيكي
تغييرات حجمي مربوط به فولاد ضد زنگ
تغيير استحكام نهايي در ضمن انتقال مارتنزيتي
حالت هاي شبيه سازي شده
مباحثه دربارة موضوع ارائه شده
تأثير  تغييرات حجمي
تأثير تغيير استحكام نهايي
تنش هاي مماسي
مقايسه بين نتايج شبيه سازي شده و نتايج تجربي
موارد پاياني ( خلاصه)

فصل دوم : بررسي تنش پسماند و عمليات حرارتي پس از جوش در جوشهاي چندپاسه با آزمايش ها و روش المان محدود
توزيع تنش پسماند پس از جوشكاري
جوشكاري ذوبي يك فرآيند اتصالي است
تحليل تنش پسماند
فرآيند تحليل
خواص مكانيكي مربوط به B400- SM
تحليل يك اتصال جوش لب به لب
توالي جوشكاري براي جوش لب به لب

توزيع تنش پسماند در جوش لب به لب (قبل از عمليات حرارتي جوش)
توزيع تنش پسماند در جوش لب به لب (پس از عمليات حرارتي جوش)
مقايسه تنش هاي پسماند تجربي و شبيه سازي شده
مكانيسم تنش زايي تنش پسماند
كاربرد در جوشكاري صفحات ضخيم
اتصال جوش لعاب نوع K
اتصال جوش لب به لب نوع V
نتيجه گيري

فصل سوم : عنوان مقاله : بهبود تنش پسماند مربوط به جوشكاري توسط كوبكاري ليزري
كوبكاري (پرداخت) ليزري
اصول مربوط به كوبكاري ليزري
بهبود تنش پسماند مربوط به محدوده هاي ايجاد جوش
بهبود تنش پسماند مربوط به محدوده هاي تحت تأثير حرارت اتصال جوشكاري شده
اثرات بهبود مربوط به تنش پسماند
قطر انتشار نقطه اي
بهبود تنش پسماند در ايجاد محدوده هاي ايجاد جوش 132 Inconel
بهبود تنش پسماند در محدوده هاي ايجاد جوش 182 Inconel

استفاده و كاربرد براي ساختارهاي راكتور هسته اي
عمليات كوبكاري ليزري
مواد پاياني (خلاصه)

 

 

عنوان تحقيق :
تخمين تنش پمساند با استفاده از روش هاي غير مخرب و ارتباط آن با پروسه‌هاي توليد در انواع مختلف جوشكاري
 
مقدمه
طي چند دهه گذشته تنش هاي پسماند در ظروف فشار دار و كاربردهاي ساختماني و خطوط انتقال گاز و نفت و در ساختارها و قطعات فلزي و ... مورد توجه قرار گرفته است. از سوي پيشرفت هايي كه امروز در ارزيابي يكپارچه ساختارها و ساختمانها در ارتباط با قطعات جوش صورت پذيرفته است. خواستار اطلاعات دقيق تري دربارة حالت تنش پسماند مي باشد. تنش هاي پسماند در اثر عدم هماهنگي در شكل طبيعي بين نواحي مختلف در يك قطعه حاصل مي شود به خصوص در جوشكاري تنش هاي پسماند مورد توجه قرار مي گيرند. تنش هاي پسماند مي توانند بسته به علامت، اندازه و توزيع شان با توجه به تنش هاي اعمالي، تعيين كننده باشند.

يك ابزار مهمي نيز براي كنترل فرآيند، كنترل كيفي، ارزيابي طراحي و آناليز نقص مي باشد. چون اين تنش ها مي توانند پيامدهاي مهمي روي عمكلرد اجزاء و قطعات مهندسي داشته باشند و همچنين تأثير زيادي روي خوردگي، مقاومت شكست، خزش و ... دارا مي‌باشند. لذا كاهش و كم كردن اين تنش ها مطلوب مي باشد. از اين رو تنش هاي پسماند در اتصالات جوشكاري شده عمدتاً توسط عمليات حرارتي يا توسط تنش مكانيكي كاهش مي يابد.
- روش هاي متفاوتي براي اندازه گيري يا تخمين تنش پسماند براساس اندازه گيري دقيق يا با استفاده از تكنيك هاي عددي وجود دارد. اندازه گيريها مي توانند از نوع مخرب مانند (سوراخكاري)  يا غير مخرب مانند اشعه x، يا تفرق نوتروني و فراصوتي باشند. و تفرق نوتروني اساساً يك تكنيك برجسته براي پي بردن به تنش پسماند به صورت غير مخرب در درون قطعات مهندسي در سه بعد و در حجم هاي كوچك مي باشد.
در اين پروژه به تخمين تنش پمساند با استفاده از روش هاي غير مخرب و ارتباط آن با پروسه‌هاي توليد در انواع مختلف جوشكاري فولاد مي پردازيم.
- جوشكاري ذاتاً باعث بروز توليد ترك هايي در محل جوش مي شوند، اندازه و محل اين تركها را مي توان به عنوان يك معيار در تعيين عمر جوشكاري مورد استفاده قرار داد. تنش هايي كه مي توانند باعث رشد ترك خوردگي شوند به تنش هاي بيروني محدود نمي شوند. به عنوان نمونه مي توان گفت كه تنش هاي پسماند در داخل و اطراف ناحيه جوش به عنوان يك پيامد از فرآيند جوش، توليد مي شود. بنابراين اين موضوع براي دانستن اندازه و علامت تنش پمساند در ناحيه جوش مهم خواهد بود. و اين بحث خصوصاً در جوشهاي با مقطع ضخيم كه داراي يك تنش 3 بعدي است جالب توجه مي باشد. در اينجا به بحث در مورد استفاده از اسكن كردن كششي نوتروني براي فراهم آوردن اسكن هاي 3 بعدي ضخيم مربوط به نمونه هاي فولادي جوشكاري شده و جوشكاري نشده خواهيم پرداخت.
- دراين پروژه به بررسي تنش پسماند در لوله هاي فولادي 9Cr-1Mo اشاره خواهد شد كه جوشكاري مربوط به اين فولادها در صنايع نفت و برق كاربرد گسترده اي دارند. از سويي در فرآيندهاي توليد مانند جوشكاري تنش پسماند مي تواند منجر به شكست در قططعات فولادي شود. لذا براي بهبود ميزان سختي و براي حذف تنش پسماند بعد از جوشكاري ، جوشكاري فولاد Cr-Mo بايستي تحت عمليات حرارتي پس از جوشكاري قرار بگيرد. جوشكاري ذوبي يك فرآيند اتصالي است كه در ساخت كشتي، پل هاي فولادي، مخازن فشار و غيره مورد استفاده قرار مي گيرد. مزيت اين جوشكاري به عنوان يك فرآيند اتصال دهنده عبارتست از : كاري زياد اتصال ، انعطاف پذيري و هزينه كم توليد. جوشكاري ذوبي هرچند داراي ويژگي هاي زيادي در صنعت است اما مي تواند خواص مواد را تغيير داده و باعث خمش، انقباض و تنش پسماند در اتصال شود. لذا يك عمليات حرارتي پس از جوش به طور گسترده براي كاهش تنش پسماند ناشي از جوشكاري توصيه مي شود. از سويي تنش هاي پسماند تأثير بسزايي بر روي تعيين شكل جوش، استحكام خستگي، تافنس شكست و... دارند بنابراين ارزيابي و درك تنش هاي پسماند ناشي از جوشكاري مهم مي باشد.
روش هاي زيادي براي ارزيابي توزي تنش پسماند وجود دارد. روش هاي آزمايشي شامل پراش اشعه x ،تحليل فراصوتي، ايجاد سوراخ و برش است. روش هاي عددي كه تحليل هاي مفصل‌تري از تنش هاي پسماند ناشي از جوشكاري را ارائه مي كند. در طول سه دهه گذشته به علت پيشرفت رايانه ها، تكنيك هاي عددي گسترش قابل توجهي يافته است. در اين پروژه  به بررسي تنش هاي پسماند پس از جوشكاري و پس از يك عمليات حرارتي، پس از جوش به وسيله روش المان محدود اشاره خواهد شد.
از طرفي افزايش احتمال شكست و كاهش استحكام در قطعات دو اثري اند كه تنش هاي پسماند باعث بروز آنها مي شوند. لذا به منظور ايجاد يك طراحي مطمئن، ما بايستي يك روش مناسبي را پيدا كنيم كه به واسطه آن بتوان به پيش بيني هاي مربوط به اندازه و توزيع تنش پسماند دسترسي پيدا كرد. يك استفاده گسترده از پيش بيني تنش پسماند در جوشكاري، روش المان محدود مي باشد. اگرچه پيش بيني تنش هاي پسماند حين جوشكاري، با استفاده از روش المان محدود مي تواند يك روش اقتصادي و دقيق تري نسبت به روش هاي آزمايشي مانند پراش نوتروني، اشعه x و تحليل فراصوتي باشد ولي پيچيدگي هايي هم در هنگام شبيه سازي فرآيند جوشكاري با استفاده از روش المان محدود وجود دارد. براي مثال روش هاي ابعادي دو بعدي (2D) و سه بعدي (3D) روش‌هايي‌اند كه براي رسيدن به دقت مطلوب بايستي مورد استفاده قرار گيرند و اين پروژه به بحث و بررسي در مورد آنها خواهيم پرداخت.
- مواد فلزي هنگام جوشكاري با مواد مشابه و غيرمشابه مي توانند باعث ايجاد تنش پسماند گردند. گسترش اين نوع از تنش داخلي اغلب مي تواند تحت تأثير كشش دائمي غيرسازگاري حاصل از عملكردهاي مكانيكي و حرارتي مربوط به جوشكاري و تغيير شكل پلاستيكي واقع گردد. چنين عملكردهايي مي تواند منجر به شكل گيري عيب هاي شبكه اي شامل جابجايي و حفره سازي شوند. چون تكنيك PAS (يك روش غيرمخرب براي تعيين عيوب در فلزات و آلياژها مي باشد.) ثابت كرده است كه قادر است، تنش هاي پسماند را در نورد كاري سرد تعيين كند و به صورت پلاستيكي فولادهاي ضد زنگ مارتنزيتي را تغيير شكل دهد. لذا در اينجا از تكنيك PAS براي مشخص كردن تنش هاي پسماند در نمونه هاي جوشكاري شده شامل فولادهاي ضد زنگ مارتنزيتي و يا آستينيتي استفاده شده است. در اينجا به مشخص كردن تنش پسماند در نمونه هاي جوشكاري در فولادهاي آلياژي از نوع L304 و 823- EP توسط تكنيك PAS پرداخته خواهد شد، جوشكاري تلاطمي اصطكاكي، يك متود اتصال جامد است به همراه 5 فاز عمليات كه در كل فرآيند صورت مي گيرد. دوره غوطه وري، دوره ته نشيني ، دوره جوشكاري ثابت، دوره ته نشيني ثانويه و دوره رهايي. اين تكنيك اتصال فلز از جوشكاري اصطكاكي منشاء مي گيرد. از آنجايي كه بالاتري دما در فرآيند (FSW) كمتر از دماي ذوب ماده در قطعه كار مي باشد. لذا بزرگترين مزيت اين روش : تعيين ميكروساختارهاي نرم بدون شكاف يا تغيير شكل كم و بدون كاهش عناصر آلياژي مي باشد. هر چند FSW يك تكنولوژي جديد جوشكاري مي باشد اما در جوامع آكادميك و صنعتي براي اغلب آلياژهاي آلومينيوم مورد استفاده قرار مي گيرد. بررسي ها نشان مي دهد كه فرآيند FSW در آلياژهاي آلومينيوم جوشكاريهايي با كيفيت بالا و هزينه پايين را تأييد مي كند در نتيجه بهترين عملكرد ساختاري يك ديگر از مزاياي اين روش مي باشد. كه در اين پروژه به بررسي تعيين عددي تنش پسماند در جوشكاري FSW (جوشكاري تلاطمي اصطكاكي)و استفاده از مدل سه بعدي پرداخته مي شود و هم چنين شبيه سازي عددي دماي اتصال و تحليل ترمو، مكانيكي غير خطي سه بعدي با آناليز المان محدود و تحليل تنش پسماند در جوشكاري (FSW) را مورد مطالعه قرار مي دهد.
جوشكاري مربوط به فولادهاي Cr-Mo يك نقش خيلي حياتي را در صنايع نفت و برق ، بازي مي كند. بنابراين جوشكاري و عمليات حرارتي ، پس از جوشكاري (PWHT) مربوط به فولادهاي Cr-Mo به صورت خيلي گسترده در چند سال اخير مورد مطالعه قرار گرفته اند . فرآيندهاي توليد همانند جوشكاري ، تنش هاي پسماند  ناخواسته كه گاهگاهي مشاهده مي شوند ، منجر به يك شكست شكننده ، تردي هيدروژني (HE) و يك انحراف از عمر خستگي مي شود . در حالت كلي، براي بهبود ميزان سختي و براي حذف تنش پسماند بعد از جوشكاري ، جوشكاري فولاد ، Cr-Mo بايستي تحت عمليات حرارتي پس از جوشكاري قرار بگيرد .
 فولاد ضد زنگ 9Cr-1Mo اصلاح شده ، يك مادة‌ساختاري نسبتاً‌جديدي است كه در اصل براي مولدهاي ( ژنراتورهاي ) بخار در صنعت توليد برق و هسته اي پيشرفته ، ايجاد شده بود .
چون فولاد 9Cr-Mo اصلاح شده داراي يك  استحكام خزشي بالا مي باشد ، حتي در درجه حرارت بالا ، به يك درجه حرارت نسبتاً بالايي براي حذف تنش پسماند جوشكاري توسط(PWHT) نياز دارد. بنابراين ، براي طبقه بندي معيار براي شرايط PWHT مناسب  لازم است تا تنش پسماند جوشكاري به صورت دقيق پيش بيني شود . بهر حال ، روي مفهوم تنش پسماند جوشكاري در فولادهاي 9Cr-1Mo، در حال حاضر مطالب اندكي را مي توان پيدا نمود . در اين مطالعه هدف پيش بيني تنش پسماند جوشكاري در لوله فولادي 9Cr-1Mo اصلاح شده توسط آناليز عددي مي باشد در موارد مربوط به فولادها، اين نكته قابل تشخيص مي باشد كه انتقال فازي مي تواند به صورت قابل توجهي روي توسعه تنش هاي پسماند تأثير بگذارد .
به منظور پيش بيني دقيق تنش پسماند جوشكاري ، فاكتور متالوژيكي بايستي به حساب بيايد ؛ يك تعداد از مدل هاي عددي براي پيش بيني تنش پسماند جوشكاري با توجه با انتقال متالوژيكي ، ايجاد شده اند . در كار حاضر ،هدف ما تمركز روي پيش بيني تنش هاي پسماند جوشكاري در جوش‌هاي لب به لب ، با چند پاس براي  لوله فولادي 9Cr-1Mo با در نظر گرفتن  اثرات انتقال فازي حالت جامد ، مي باشد . بر اساس نتايج مربوط به تحقيقات گذشته ، يك مدل  المان محدود پلاستيكي الاستيكي حرارتي به حساب آمده براي انتقال هاي فاز متالوژيكي ، ايجاد شده بود. اثرات مربوط به تغييرات  حجمي و تغيير استحكام نهايي به واسطه انتقال مارتنزيتي – استينيتي روي تنش هاي پسماند جوشكاري توسط آناليزهاي عددي تحقيق شده بودند . تجربياتي نيز براي تأييد اثرات مربوط به مدل عددي پيشنهاد شده انجام شدند.

كوبكاري (پرداخت) ليزري يك تكنيك عمليات سطحي است كه از لحاظ مكانيكي فعاليت دو طرفه مربوط به سطح ماده و پلاسماي  فشار بالايي را هنگام انتشار ليزر با پالس كوتاه روي ماده زير آب، ممكن مي سازد. انرژي مربوط به كوبكاري ليزري كوتاه تكي (1 پالس) خيلي بزرگتر از (ساچمه پاشي) مي باشد. به صورت متوالي تأثير بهبود يافته مربوط به تنش پسماند به عمق mm1 گسترش مي يابد و اين تكنيك به عنوان يك اندازه گيري پيشگيرانه در برابر ترك خوردگي و خوردگي توام با تنش در نيروگاههاي هسته اي، جائيكه قابليات اطمينان خيلي بالائي مورد نياز مي باشد، بكار مي رود و به عنوان يك اندازه گيري ميزان خستگي براي قطعات هواپيما هم بكار مي رود. علاوه بر اين، كوبكاري ليزري كنترل مربوط به شرايط مختلف همانند انرژي پالس دقيق براي ماده، آرايش و چيدمان ناحيه اي را فراهم مي نمايد و داراي مشخصات ديگري مي باشند. مثال ها عبارتند از : عدم نياز به پيش عمليات ها همانند پوليش كاري، عدم وجود تماس با ماده و عدم نيروي واكنشي.
اصول مربوط به كوبكاري ليزري در اين مقاله شرح داده مي شوند و باعث بهبود اثرات تنش پسماند در هنگام بكارگيري كوبكاري ليزري براي ايجاد محدوده هاي جوش و اتصالات جوشكاري شده مي شود. علاوه بر اين نتايج مربوط به تست ترك خوردگي، خورندگي تنشي((SCC نمايش داده مي‌شوند.

- اصول مربوط به كوبكاري ليزري
اصول مربوط به كوبكاري ليزري با استفاده از شكل 1 تشريح مي شوند. لايه سطحي ماده توسط انتشار ستون ليزري در جايي كه عرض پالس چندين برابر ns بوده و دانستيه توان پيك چندين S10 از MW/mm2 و پلاسماي متاليك فشار بالا روي سطح رخ مي دهد، ساييده ميشود.زماني كه 1 ليزر روي ماده زير آب يا ماده با غشاء آبكي روي سطح منتشر مي شود،از انبساط پلاسما توسط اينرسي آب و رسيدن فشار پلاسما به چند برابر GPa كه 100-10 برابر آن در هوا مي باشد، جلوگيري به عمل مي آيد. يك موج ضربه اي توسط اين فشار و انتشار داخل ماده ،توليد مي شود. لايه سطحي ماده به واسطه تنش ديناميكي موج برخوردي تحت تغيير شكل پلاستيكي واقع مي شود، بنابراين تنش پسماند فشاري توسط احاطه محدوديت الاستيكي شكل مي گيرد.
شكل 2، آرايش ها براي كوبكاري ليزري را نشان مي دهد. يك Nd پالسي : ستون ليزري YAG (طول موج  06/1) به (آناليز هماهنگ) هارمونيك دوم (طول موج nm532) تبديل مي‌شود كه توسط آب مقدار اندكي از آن جذب مي شود، و به نمونه زير آب منتشر شد. در شكل 2، نمونه در دو بعد با استفاده از يك سكوي XY اسكن شده بود و كوبكاري ليزري روي ناحية پيش‌بيني شده اجرا شدند. براي كاربردهاي مربوط به ساختارهايي با مقياس بزرگ، هد نوري اسكن مي‌شود و عملكرد ادامه مي يابد. انتقال ليزري مي تواند با استفاده از يك فيبر نوري يا انتقال فضاي
آزاد (انتقال آينه اي) انجام شود.

موارد مرتبط

• تاثیر شخصیت پدر ومادر بر فرزندان
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس معادلات دیفرانسیل نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس روش های محاسبات عددی,محاسبات عددی نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس ریاضی عمومی 1 نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس ریاضی 2,ریاضی عمومی 2,ریاضی کاربردی 1 نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس شیمی عمومی 1,شیمی1 نيمسال اول 93-92

کاربر گرامی، لطفاً توجه داشته باشید که این بخش صرفا جهت ارائه نظرات شما درباره ی این محصول در نظر گرفته شده است. در صورتی که سوالی در رابطه با این محصول دارید یا نیازمند مشاوره هستید، فقط از طریق تماس تلفنی با بخش مشاوره اقدام نمایید.

کاربر گرامی چنانچه تمایل دارید، نقد یا نظر شما به نام خودتان در سایت ثبت شود، لطفاً لاگین نمایید.