ریپورتر
25th March 2009, 10:01 AM
تنشهاي پسماند بوجود آمده در مراحل و عملياتهاي مختلف ساخت سبب افزايش سطح تنش در قطعات در حين کار و حساستر شدن قطعات و ايجاد ترک مي شوند .ايجاد اعوجاج در فريمها و پايه هاي ماشينها و ناپايداري ابعاد نيز از اثرات نامطلوب تنشهاي پسماند هستند. سرد شدن غير يکنواخت قطعات ريخته شده بزرگ در هنگام ماشينکاري باعث ميشود که شکل و ابعاد قطعه در ماشينکاري به دليل برداشتن مواد تنيده تغيير کند. در تنش زدايي عموماً يکي يا هر دو هدف زير مورد نظر است:
1. پايداري ابعادي قطعه در يک مدت زمان طولاني
معمولا درصد كمي كاهش تنشهاي پسماند براي رسيدن به پايداري مطلوب کافي است.
2. تحمل بارهاي متناوب
براي آنكه قطعات بتوانند بارهاي متناوب را به خوبي تحمل کنند سطح تنشهاي پسماند مي بايست تقريبا صفر شود.
عموماً از روشهاي حرارتي براي تنش زدايي استفاده مي شود. در اين حالت با بالا بردن دماي قطعه تا آنجاييکه تنش تسليم ماده مورد نظر در آن دما بسيار پايين باشد بخش اعظمي از ماده پلاستيک شده و سپس با نگهداشتن قطعه در اين دما و بعد از آن سرد کردن تدريجي آن تا رسيدن به شرايط اتاق باز مي گردانند. در مورد فولادها با رساندن دماي قطعه به 510 تا 570 درجه سانتيگراد و نگاهداشتن قطعه به مدت يک ساعت 60 تا 85 درصد تنشهاي پسماند آزاد مي شوند. بايد دقت داشت که عمل سرمايش آرام و تدريجي باشد تا از ايجاد تنشهاي پسماندي که به دليل وجود گراديانهاي دمايي بوجود آمده اند جلوگيري شود.
2-اصول حاکم بر تنش زدايي ارتعاشي
به تنش زدايي با استفاده از تغيير شکل پلاستيک؛ مي توان در دماي اتاق با استفاده از اعمال تنش خارجي در ناحيه اي که تنش پسماند به وجود آمده است رسيد. مقدار اين تنش اعمالي بايد چنان باشد که جمع جبري تنشها از تنش تسليم ماده تشکيل دهنده قطعه در دماي اتاق بيشتر باشد. پس از حذف تنشهاي خارجي سطح تنشهاي پسماند کاهش مي يابد. مکانيزمي که شرح داده شد اساس کار روش تنش زدايي ارتعاشي است.
سازه هاي واقعي داراي توزيع تنش بسيار پيچيده اي هستند و اعمال بارهايي که به اندازه کافي بزرگ باشند تا تنش زدايي مؤثر باشد، مشکل و عملاً غير ممکن است. اين بارها مي بايست در موقعيتهاي مناسب و با دقت به سازه وارد شوند تا اثر مطلوبي ارائه دهند. به دليل آنکه جابجايي و کرنشهاي بزرگ يک سازه در حالت رزونانس قابل دستيابي است، در اين حالت به مقادير کمي نيرو براي تحريک سازه نياز است ؛ ارتعاش کنترل شده سازه راه حل بسيار مناسبي براي بارگذاري يک سازه با يک فرم کاملاً پيچيده است.
توجه به نکات ذيل در تنش زدايي ارتعاشي ضروري است :
1. اگر هدف اوليه ، تنها کنترل پايداري ابعادي قطعه باشد نياز نيست تا تمام تنشهاي پسماند از ميان بروند.
2. شکلهاي مد ارتعاشي سازه بايد تعيين شوند و براي بدست آوردن توزيع يکنواخت کرنش مدهاي بالاتر بايد تحريک شوند.
3. جمع جبري مقدار کرنش خارجي و کرنش پسماند بايد از حد تسليم بالاتر رود.
3-بررسي اقتصادي و كاربردي
قبل از انجام هر پروژه اي مي بايست اهميت انجام ان پروژه از لحاظ اقتصادي و کاربردي مورد بررسي قرار گيرد. در اين فصل ابتدا به کاربردهاي اين روش در صنايع مختلف و سپس به مزاياي اقتصادي آن مي پردازيم.
3. 1 کاربردها
کاربرد اين روش شامل دو مقوله عمده مي باشد که عبارتند از :
1. تنش گيري و تابگيري قطعات ريخته شده يا جوشکاري شده
2. جلوگيري از ايجاد تنش پسماند حين جوشکاري
هر دو مورد از يک قانون و اصل کلي تبعيت مي کنند و مورد اول جايگزين عمليات حرارتي تنش زدايي است و مورد دوم به جاي پيشگرم کاري استفاده مي شود.
به علاوه کاربرد اصلي و اختصاصي اين روش در مورد مواد زير است :
• فولادهاي زنگ نزن آستونيتي : فولادهاي زنگ نزني که در انها وجود کاربيد کروم باعث مي شود در عمليات تنش زدايي حرارتي مقاومت ماده به خوردگي به دليل درجه حرارت بالا از ميان برود.
• مواد با خواص نامتقارن(Dissimilar) : اعوجاج ناشي از اختلاف ضريب انبساط حرارتي مهمترين مشکل اين گونه مواد در عمليات تنش زدايي حرارتي است.
• آلياژهاي پير سخت شده : آلياژهايي که مقاومتشان بر اساس حرارت از ميان مي رود نيز مي بايست از طريق مکانيکي تنش زدايي شوند.
در موارد فوق امکان ديگري براي تنش زدايي وجود ندارد و تنها روش قابل استفاده روش ارتعاشي مي باشد .
3. 2 بررسي اقتصادي و مزايا
در اين قسمت فهرستي از مهمترين مزاياي تنش زدايي به روش ارتعاشي ارايه مي گردد. لازم به ذکر است که مقادير مذکور در هر مورد بر اساس آمار و گزارشهاي ارايه شده به سازندگان تجهيزات تنش زدايي ارتعاشي است.
1. کيفيت بدست آمده به خوبي تنش زدايي حرارتي است.
جنرال موتورز 680 قطعه از بدنه کاميونهاي توليدي خود را با اين روش تنش گيري کرده است و توانسته به پايداري ابعاد دست يابد. و حتي مدعي شده است که نسبت به تنش زدايي حرارتي نتايج بهتري گرفته است.
2. هزينه ها تا ميزان 95% کاهش يافته اند.
در واقع حذف کوره و مصرف توانهاي بسيار پايين در حد چند صد وات با عث کاهش هزينه ها تا اين حد مي گردد. البته ميزان کاهش بسته به نوع ، اندازه وجرم قطعه متفاوت است اما به هر حال اين مقدار قابل توجه است.
3. زمان مورد نياز تا 98% کاهش يافته است.
معمولا اگر قطعات چندان پيچيده و بزرگ نباشند کل عمليات تنش گيري با استفاده از اين روش در حد چند دقيقه وقت مي گيرد . ولي به هرحال نسبت به روش حرارتي بسياري از زمانها مثل آماده سازي کوره ، زمان مورد نياز براي گرم کردن و سپس سرد کردن آن که به صورت تدريجي مي باشد حذف مي شوند.
4. راندمان بالا و عدم توليد آلودگي نيز از مزاياي اين روش هستند.
با توجه به مسائل زيست محيطي که امرزه بسيار مورد توجه جوامع مختلف است كاهش قابل توجه الودگي و استفاده از انرژيهاي پاک ( برق ) مهمترين مزيت اين روش است.
5. هيچگونه محدوديت اندازه يا وزن در به کارگيري اين روش وجود ندارد.
6. اراي قابليت اطمينان بالايي است.
7. مصرف توان و انرژي فوق العاده پايين است.
8. تجهيزات اين روش قابل حمل هستند که باعث کاهش فوق العاده هزينه هاي حمل ونقل مي شود.
__________________
1. پايداري ابعادي قطعه در يک مدت زمان طولاني
معمولا درصد كمي كاهش تنشهاي پسماند براي رسيدن به پايداري مطلوب کافي است.
2. تحمل بارهاي متناوب
براي آنكه قطعات بتوانند بارهاي متناوب را به خوبي تحمل کنند سطح تنشهاي پسماند مي بايست تقريبا صفر شود.
عموماً از روشهاي حرارتي براي تنش زدايي استفاده مي شود. در اين حالت با بالا بردن دماي قطعه تا آنجاييکه تنش تسليم ماده مورد نظر در آن دما بسيار پايين باشد بخش اعظمي از ماده پلاستيک شده و سپس با نگهداشتن قطعه در اين دما و بعد از آن سرد کردن تدريجي آن تا رسيدن به شرايط اتاق باز مي گردانند. در مورد فولادها با رساندن دماي قطعه به 510 تا 570 درجه سانتيگراد و نگاهداشتن قطعه به مدت يک ساعت 60 تا 85 درصد تنشهاي پسماند آزاد مي شوند. بايد دقت داشت که عمل سرمايش آرام و تدريجي باشد تا از ايجاد تنشهاي پسماندي که به دليل وجود گراديانهاي دمايي بوجود آمده اند جلوگيري شود.
2-اصول حاکم بر تنش زدايي ارتعاشي
به تنش زدايي با استفاده از تغيير شکل پلاستيک؛ مي توان در دماي اتاق با استفاده از اعمال تنش خارجي در ناحيه اي که تنش پسماند به وجود آمده است رسيد. مقدار اين تنش اعمالي بايد چنان باشد که جمع جبري تنشها از تنش تسليم ماده تشکيل دهنده قطعه در دماي اتاق بيشتر باشد. پس از حذف تنشهاي خارجي سطح تنشهاي پسماند کاهش مي يابد. مکانيزمي که شرح داده شد اساس کار روش تنش زدايي ارتعاشي است.
سازه هاي واقعي داراي توزيع تنش بسيار پيچيده اي هستند و اعمال بارهايي که به اندازه کافي بزرگ باشند تا تنش زدايي مؤثر باشد، مشکل و عملاً غير ممکن است. اين بارها مي بايست در موقعيتهاي مناسب و با دقت به سازه وارد شوند تا اثر مطلوبي ارائه دهند. به دليل آنکه جابجايي و کرنشهاي بزرگ يک سازه در حالت رزونانس قابل دستيابي است، در اين حالت به مقادير کمي نيرو براي تحريک سازه نياز است ؛ ارتعاش کنترل شده سازه راه حل بسيار مناسبي براي بارگذاري يک سازه با يک فرم کاملاً پيچيده است.
توجه به نکات ذيل در تنش زدايي ارتعاشي ضروري است :
1. اگر هدف اوليه ، تنها کنترل پايداري ابعادي قطعه باشد نياز نيست تا تمام تنشهاي پسماند از ميان بروند.
2. شکلهاي مد ارتعاشي سازه بايد تعيين شوند و براي بدست آوردن توزيع يکنواخت کرنش مدهاي بالاتر بايد تحريک شوند.
3. جمع جبري مقدار کرنش خارجي و کرنش پسماند بايد از حد تسليم بالاتر رود.
3-بررسي اقتصادي و كاربردي
قبل از انجام هر پروژه اي مي بايست اهميت انجام ان پروژه از لحاظ اقتصادي و کاربردي مورد بررسي قرار گيرد. در اين فصل ابتدا به کاربردهاي اين روش در صنايع مختلف و سپس به مزاياي اقتصادي آن مي پردازيم.
3. 1 کاربردها
کاربرد اين روش شامل دو مقوله عمده مي باشد که عبارتند از :
1. تنش گيري و تابگيري قطعات ريخته شده يا جوشکاري شده
2. جلوگيري از ايجاد تنش پسماند حين جوشکاري
هر دو مورد از يک قانون و اصل کلي تبعيت مي کنند و مورد اول جايگزين عمليات حرارتي تنش زدايي است و مورد دوم به جاي پيشگرم کاري استفاده مي شود.
به علاوه کاربرد اصلي و اختصاصي اين روش در مورد مواد زير است :
• فولادهاي زنگ نزن آستونيتي : فولادهاي زنگ نزني که در انها وجود کاربيد کروم باعث مي شود در عمليات تنش زدايي حرارتي مقاومت ماده به خوردگي به دليل درجه حرارت بالا از ميان برود.
• مواد با خواص نامتقارن(Dissimilar) : اعوجاج ناشي از اختلاف ضريب انبساط حرارتي مهمترين مشکل اين گونه مواد در عمليات تنش زدايي حرارتي است.
• آلياژهاي پير سخت شده : آلياژهايي که مقاومتشان بر اساس حرارت از ميان مي رود نيز مي بايست از طريق مکانيکي تنش زدايي شوند.
در موارد فوق امکان ديگري براي تنش زدايي وجود ندارد و تنها روش قابل استفاده روش ارتعاشي مي باشد .
3. 2 بررسي اقتصادي و مزايا
در اين قسمت فهرستي از مهمترين مزاياي تنش زدايي به روش ارتعاشي ارايه مي گردد. لازم به ذکر است که مقادير مذکور در هر مورد بر اساس آمار و گزارشهاي ارايه شده به سازندگان تجهيزات تنش زدايي ارتعاشي است.
1. کيفيت بدست آمده به خوبي تنش زدايي حرارتي است.
جنرال موتورز 680 قطعه از بدنه کاميونهاي توليدي خود را با اين روش تنش گيري کرده است و توانسته به پايداري ابعاد دست يابد. و حتي مدعي شده است که نسبت به تنش زدايي حرارتي نتايج بهتري گرفته است.
2. هزينه ها تا ميزان 95% کاهش يافته اند.
در واقع حذف کوره و مصرف توانهاي بسيار پايين در حد چند صد وات با عث کاهش هزينه ها تا اين حد مي گردد. البته ميزان کاهش بسته به نوع ، اندازه وجرم قطعه متفاوت است اما به هر حال اين مقدار قابل توجه است.
3. زمان مورد نياز تا 98% کاهش يافته است.
معمولا اگر قطعات چندان پيچيده و بزرگ نباشند کل عمليات تنش گيري با استفاده از اين روش در حد چند دقيقه وقت مي گيرد . ولي به هرحال نسبت به روش حرارتي بسياري از زمانها مثل آماده سازي کوره ، زمان مورد نياز براي گرم کردن و سپس سرد کردن آن که به صورت تدريجي مي باشد حذف مي شوند.
4. راندمان بالا و عدم توليد آلودگي نيز از مزاياي اين روش هستند.
با توجه به مسائل زيست محيطي که امرزه بسيار مورد توجه جوامع مختلف است كاهش قابل توجه الودگي و استفاده از انرژيهاي پاک ( برق ) مهمترين مزيت اين روش است.
5. هيچگونه محدوديت اندازه يا وزن در به کارگيري اين روش وجود ندارد.
6. اراي قابليت اطمينان بالايي است.
7. مصرف توان و انرژي فوق العاده پايين است.
8. تجهيزات اين روش قابل حمل هستند که باعث کاهش فوق العاده هزينه هاي حمل ونقل مي شود.
__________________