تنش پسماند در جوش لب به لب چیست؟

تنش پسماند یک عامل حیاتی در زمینه جوش لب به لب است که تأثیر عمیقی بر کیفیت و عملکرد اتصالات جوش داده شده دارد. به عنوان تامین کننده پیشرو در تجهیزات جوش لب به لب فلش، از جملهدستگاه جوش لب به لب میلگرد،دستگاه جوش لب به لب حلقه فولادی، ودستگاه جوش لب به لب دستی، ما اهمیت درک تنش پسماند در این فرآیند جوشکاری را درک می کنیم.

تعریف و منشأ تنش پسماند در جوشکاری فلاش

تنش پسماند به تنشی اطلاق می شود که پس از اتمام فرآیند جوشکاری و حذف تمام بارهای خارجی در ماده باقی می ماند. در جوش لب به لب، این تنش در درجه اول به دلیل گرمایش و سرد نشدن یکنواخت قطعات کار در طول عملیات جوشکاری ایجاد می شود.

در طی فرآیند جوش لب به لب، مقدار زیادی جریان الکتریکی از سطوح تماس دو قطعه کار برای اتصال عبور می کند. این باعث می شود که ماده در ناحیه تماس به سرعت گرم شود و به حالت پلاستیکی یا مذاب برسد. گرمای ورودی شدید یک گرادیان دمایی قابل توجهی بین ناحیه جوش و مواد پایه اطراف ایجاد می کند. ماده گرم شده در ناحیه جوش منبسط می شود، اما توسط مواد سردتر و سفت تر اطراف محدود می شود. در نتیجه تنش های فشاری در ناحیه جوش در مرحله گرمایش ایجاد می شود.

هنگامی که جریان جوش قطع می شود و جوش سرد می شود، وضعیت برعکس می شود. ناحیه جوش با از دست دادن گرما منقبض می شود، اما دوباره، مواد اطراف این انقباض را محدود می کند. این منجر به ایجاد تنش های کششی در ناحیه جوش می شود. این تنش های کششی و فشاری که پس از اتمام فرآیند جوش در داخل اتصال جوشی قفل می شوند به عنوان تنش های پسماند شناخته می شوند.

انواع تنش پسماند در جوشکاری فلاش

دو نوع اصلی تنش پسماند در جوشکاری فلاش وجود دارد: تنش پسماند طولی و تنش پسماند عرضی.

تنش پسماند طولی موازی با محور اتصال جوش شده عمل می کند. در جوش لب به لب، تنش پسماند طولی اغلب در مرکز ناحیه جوش کششی و در نواحی مجاور فشاری است. این به این دلیل است که ماده در مرکز ناحیه جوش بالاترین دما و بیشترین انبساط و انقباض را در طول فرآیند جوشکاری تجربه می کند.

تنش پسماند عرضی عمود بر محور اتصال جوش داده شده عمل می کند. توزیع تنش پسماند عرضی پیچیده تر است و به عوامل مختلفی مانند هندسه قطعه کار، پارامترهای جوشکاری و خواص مواد بستگی دارد. به طور کلی، تنش پسماند عرضی می تواند کششی یا فشاری باشد و بزرگی و توزیع آن می تواند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد اتصال جوش داده شود.

اثرات تنش پسماند بر اتصالات جوش داده شده

تنش پسماند می تواند اثرات مثبت و منفی بر عملکرد اتصالات جوشی لب به لب داشته باشد.

از جنبه مثبت، در برخی موارد، تنش های پسماند فشاری می تواند مقاومت در برابر خستگی اتصال جوش داده شده را بهبود بخشد. تنش‌های فشاری می‌توانند با تنش‌های کششی ناشی از بارهای خارجی در طول عمر سازه جوش‌کاری شده مقابله کنند، در نتیجه تنش کششی خالص وارد بر ماده را کاهش داده و شروع و انتشار ترک‌های خستگی را به تاخیر می‌اندازند.

با این حال، اثرات منفی تنش پسماند بیشتر مشاهده می شود. تنش های پسماند کششی می تواند به طور قابل توجهی عمر خستگی اتصال جوش داده شده را کاهش دهد. ترک‌های خستگی تمایل دارند در مناطقی با تنش‌های پسماند کششی بالا به راحتی شروع و منتشر شوند. علاوه بر این، تنش‌های پسماند کششی نیز می‌توانند حساسیت اتصال جوش داده شده را به ترک خوردگی تنش - خوردگی افزایش دهند. هنگامی که اتصال جوش داده شده در معرض یک محیط خورنده قرار می گیرد، ترکیب تنش پسماند کششی و خوردگی می تواند منجر به خراب شدن سریع مواد و شکست زودرس اتصال شود.

علاوه بر این، تنش پسماند می تواند باعث ایجاد اعوجاج در قطعات جوش شده شود. توزیع غیر یکنواخت تنش پسماند می تواند باعث تاب برداشتن یا خم شدن قطعه کار شود که می تواند بر دقت ابعادی محصول جوش داده شده تأثیر بگذارد و مونتاژ قطعات جوش داده شده در ساختار نهایی را دشوار کند.

اندازه گیری تنش پسماند در جوش لب به لب

اندازه گیری دقیق تنش پسماند در اتصالات جوشی لب به لب برای ارزیابی کیفیت و عملکرد جوش بسیار مهم است. روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری تنش پسماند وجود دارد، از جمله تکنیک‌های مخرب و غیر مخرب.

روش های مخرب مانند روش سوراخ-حفاری، شامل حذف مقدار کمی از مواد از اتصال جوش داده شده برای کاهش تنش باقی مانده است. سپس تغییر شکل حاصل اندازه گیری می شود و تنش پسماند را می توان بر اساس تغییر شکل و خواص مواد محاسبه کرد. اگرچه روش‌های مخرب می‌توانند اندازه‌گیری‌های دقیقی را ارائه دهند، اما تهاجمی هستند و می‌توانند به اتصال جوش داده شده آسیب برسانند و برای کاربردهایی که نیاز به حفظ یکپارچگی اتصال دارند، مناسب نیستند.

روش های غیر مخرب مانند پراش اشعه ایکس و آزمایش اولتراسونیک بیشتر برای اندازه گیری تنش پسماند در جوشکاری فلاش استفاده می شود. پراش اشعه ایکس تغییر در فاصله شبکه مواد به دلیل وجود تنش پسماند را اندازه گیری می کند. با تجزیه و تحلیل الگوی پراش اشعه ایکس، می توان مقدار و جهت تنش پسماند را تعیین کرد. از سوی دیگر، آزمایش اولتراسونیک، تغییر در سرعت امواج اولتراسونیک منتشر شده در مواد را اندازه‌گیری می‌کند. تغییر در سرعت موج مربوط به تنش پسماند در ماده است که امکان اندازه گیری غیر تهاجمی تنش پسماند را فراهم می کند.

کنترل و کاهش تنش پسماند در جوشکاری فلاش

به عنوان یک تامین کننده جوش لب به لب، ما از اهمیت کنترل و کاهش تنش پسماند برای اطمینان از کیفیت و قابلیت اطمینان اتصالات جوش داده شده آگاه هستیم. برای رسیدن به این هدف می توان از چندین استراتژی استفاده کرد.

یکی از موثرترین راه‌ها برای کاهش تنش پسماند، بهینه‌سازی پارامترهای جوشکاری است. با انتخاب دقیق جریان جوشکاری، زمان جوشکاری و نیروی برهم زدن، توزیع دما در طول فرآیند جوشکاری را می توان با دقت بیشتری کنترل کرد. توزیع یکنواخت تر دما می تواند بزرگی گرادیان دما و در نتیجه تنش پسماند را کاهش دهد. به عنوان مثال، استفاده از جریان جوش کمتر و زمان جوشکاری طولانی‌تر می‌تواند منجر به فرآیند گرمایش و سرمایش تدریجی شود که می‌تواند به حداقل رساندن انبساط و انقباض غیریکنواخت مواد کمک کند.

روش دیگر استفاده از عملیات حرارتی پس از جوش است. عملیات حرارتی پس از جوشکاری شامل گرم کردن اتصال جوش داده شده تا دمای خاص و نگه داشتن آن در آن دما برای مدت زمان معین و به دنبال آن خنک سازی کنترل شده است. این فرآیند می تواند با اجازه دادن به مواد برای تغییر شکل پلاستیک و توزیع مجدد تنش های داخلی به کاهش تنش پسماند کمک کند. مواد مختلف به پارامترهای عملیات حرارتی پس از جوش متفاوتی نیاز دارند و انتخاب عملیات مناسب بر اساس خواص مواد قطعه کار ضروری است.

علاوه بر این، پیش گرم کردن قطعات کار قبل از جوشکاری نیز می تواند در کاهش تنش پسماند مفید باشد. پیش گرم کردن قطعات کار می تواند گرادیان دمایی بین ناحیه جوش و مواد اطراف را در طول فرآیند جوش کاهش دهد و در نتیجه ایجاد تنش پسماند را به حداقل برساند.

اهمیت درک استرس باقیمانده برای مشتریان ما

به‌عنوان تامین‌کننده تجهیزات جوش لب به لب، ما تشخیص می‌دهیم که درک تنش پسماند برای مشتریان ما از اهمیت بالایی برخوردار است. برای صنایعی مانند ساخت و ساز، خودروسازی، و تولید، که در آن جوش لب به لب به طور گسترده ای استفاده می شود، کیفیت و قابلیت اطمینان اتصالات جوش داده شده بسیار مهم است.

مشتریان ما باید اطمینان حاصل کنند که محصولات جوشکاری شده ای که تولید می کنند استانداردهای کیفی مورد نیاز را برآورده می کنند و می توانند بارهای خدمات مورد انتظار را تحمل کنند. با درک ماهیت تنش پسماند و اثرات آن بر اتصالات جوشی، مشتریان ما می توانند تصمیمات آگاهانه ای در مورد انتخاب پارامترهای جوشکاری، استفاده از عملیات پس از جوشکاری و طراحی کلی سازه های جوش داده شده اتخاذ کنند.

به عنوان مثال، در صنعت ساختمان، معمولا از جوش لب به لب برای اتصال میلگردهای تقویت کننده استفاده می شود. وجود تنش پسماند بالا در اتصالات جوشی میلگردهای تقویت کننده می تواند یکپارچگی سازه سازه بتنی را به خطر بیندازد. مشتریان ما در بخش ساخت و ساز باید از مشکلات احتمالی ناشی از تنش پسماند آگاه باشند و اقدامات مناسبی را برای کنترل و کاهش آن انجام دهند تا از ایمنی بلندمدت ساختمان ها و زیرساخت هایی که در آن درگیر هستند اطمینان حاصل کنند.

نتیجه گیری

تنش پسماند نتیجه اجتناب ناپذیر فرآیند جوش لب به لب است. به دلیل گرمایش و سرمایش غیر یکنواخت قطعات کار در حین جوشکاری ایجاد می شود و می تواند تأثیر بسزایی بر عملکرد و کیفیت اتصالات جوش داده شده داشته باشد. درک ماهیت، انواع، اثرات، اندازه گیری و کنترل تنش پسماند برای اطمینان از قابلیت اطمینان و دوام محصولات جوش داده شده با فلاش ضروری است.

به عنوان تامین کننده پیشرو در تجهیزات جوش لب به لب فلش، از جملهدستگاه جوش لب به لب میلگرد،دستگاه جوش لب به لب حلقه فولادی، ودستگاه جوش لب به لب دستی، ما متعهد به ارائه دانش و پشتیبانی مشتریان خود برای مدیریت موثر تنش پسماند در عملیات جوشکاری آنها هستیم. اگر مایل به کسب اطلاعات بیشتر در مورد تجهیزات جوش لب به لب ما هستید یا هر گونه سوالی در مورد تنش باقی مانده در جوش لب به لب دارید، لطفاً برای بحث بیشتر و فرصت های خرید احتمالی با ما تماس بگیرید.

مراجع

• Bhadeshia، HKDH، و Honeycombe، RWK (2017). فولادها: ریزساختار و خواص. الزویر.
• راداج، د (1382). خستگی سازه های جوشی. اسپرینگر.
• کتاب راهنمای جوشکاری، جلد 2: فرآیندهای جوشکاری. انجمن جوش آمریکا