دانلود پایان نامه ارشد : بررسی تنش های پسماند، در نمونه های تنش زدایی شده به روش حرارتی و آلتراسونیک

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مکانیک 

گرایش : ساخت و تولید

عنوان : بررسی تنش های پسماند، در نمونه های تنش زدایی شده به روش حرارتی و آلتراسونیک

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد جاسب

دانشکده مکانیک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک

گرایش ساخت و تولید

عنوان :

بررسی تنش های پسماند، در نمونه های تنش زدایی شده به روش حرارتی و آلتراسونیک

استاد راهنما:

دکتر محمد هنرپیشه

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالبعنوان                                     صفحهچکیده............................................... 1فصل اول: کلیات تحقیق1-1- مقدمه...........................................................................................31-2-  فصل بندی مطالب...........................................................................41-3- نحوه تشکیل تنش های پسماند..............................................................51-3-1-  تشریح تنش پسماند در جوش..........................................................61-3-2-  روش های بهبود استحکام خستگی.....................................................91-4-  روش های تنش زدایی و طبقه بندی آنها.........................................101-4-1-  تنش زدایی طبیعی...........................................................................121-4-2-  تنش زدایی حرارتی.......................................................121-4-3-  تنش زدایی ارتعاشی...................................................................161-4-4-  روش اضافه باری.........................................................................171-4-5-  روش ساچمه کاری.................................................................................171-4-6-  تنش زدایی جوش با ضربات آلتراسونیک (UIT).......................................181-5-  روش های اندازه گیری تنش های پسماند............................................191-5-1-  روش سوراخ مرکزی...................................................................241-5-2- روش پراش پرتو X.........................................................................241-5-3- روش انحنا ولایه برداری.........................................................................31         1-5-4-  روش تفرق الکترون..................................................................311-5-5- روش تفرق نوترون.......................................321-5-6-  روش رهاسازی ترک.............................................................321-5-7- روش مغناطیسی................................................................................331-5-8- روش ماورا صوتی....................................................................................33فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده2-1- مقدمه..........................................................................362-2-  مطالعات انجام شده در زمینه تنش زدایی و تنش های پسماند........................ 36فصل سوم: روش تحقیق3-1-مقدمه .......................................................................................42     3-2-  آماده سازی نمونه ها جهت جوشکاری.......................................................... 423-3-  فرآیند جوشکاری نمونه ها به روش TIG........................................................................433-4-  آماده سازی نمونه ها جهت تنش زدایی.............................................................................453-5-  عملیات تنش زدایی حرارتی بر روی نمونه A..................................................................463-6-  عملیات تنش زدایی با ضربات آلتراسونیک..................................................................................  483-6-1-  مکانیزم رفتار دستگاه UIT بر روی جوش............................................................................................  493-6-2-  معرفی دستگاه UP-500......................................................................................................................  523-6-3-  مشخصات دستگاه UP-500................................................................................................................  553-6-4-  عملیات تنش زدایی با ضربات آلتراسونیک برروی نمونه B.................................................................  553-7- نمونه بدون تنش زدایی (نمونه C)...................................................................................................  563-8- اندازه گیری تنش پسماند به روش سوراخ مرکزی......................................................................  563-8-1-  مشخصات STRAIN GAUGE مورد استفاده.................................................................................  573-8-2-  مراحل نصب STRAIN GAUGE برروی نمونه و ارتباط آن با دستگاه.........................................  583-8-3-  ثبت داده ها توسط دستگاه HOLE DRILLING............................................................................  623-9- اندازه گیری تنش پسماند به روش استاندارد پراش اشعه ایکس..............................................  633-9-1-  آماده سازی نمونه ها جهت نصب در دستگاه XRD............................................................................  633-9-2-  معرفی دستگاه اندازه گیری تنش پسماند به روش استاندارد پراش اشعه ایکس....................................  643-9-3-  ثبت داده ها توسط دستگاه XRD...................................................  66فصل چهارم : نتایج4-1- مقدمه............................. 694-2-  نتایج به دست آمده از روش HOLE DRILLING...................................................................  704-3- بررسی و تحلیل نتایج به دست آمده از روش سوراخ مرکزی.................................................... 714-4-  نتایج به دست آمده از روش استاندارد پراش اشعه ایکس......................................................... 724-5- بررسی و تحلیل نتایج به دست آمده از روش استاندارد پراش اشعه ایکس........................... 744-6-  اعتبار بخشی نتایج به دست آمده از روش سوراخ مرکزی با استفاده از روش استاندارد پراش اشعه ایکس...75فصل پنجم: جمع بندی و پیشنهادات5-1- مقدمه.............................................................................. 775-2-  جمع بندی مطالب........................................................................ 775-3- پیشنهادات.............................................................................. 79 چکیدهیکی از مباحث مهم در زمینه جوشکاری در سازه های مهندسی بحث کاهش تنشهای پسماند در خطوط جوش و بهبود کیفی جوش است. تنشهای پسماند باعث کاهش حد تحمل بار، عمر اتصالات جوشی و تغییر فرم هایی در سازه های جوشکاری شده  می گردند. هدف از این تحقیق بررسی تنشهای پسماند، در نمونه های تنش زدایی شده به دو روش حرارتی و آلتراسونیک می­باشد. دراین تحقیق ابتدا دو ورق از جنس کربن استیل پس از آماده سازی و جوشکاری به سه قسمت مساوی تقسیم شده است. نمونه A به روش حرارتی و نمونه B  با استفاده از ضربات آلتراسونیک تنش زدایی گردید. در مرحله  بعد و پس از تنش زدایی دو نمونه A و B از روش سوراخ مرکزی جهت تعیین تنش پسماند هر یک از نمونه ها استفاده شد. نمونه C نیز نمونه دیگری است که برروی آن هیچ گونه عملیات تنش زدایی صورت نگرفته و مقدار تنش پسماند آن نیز با روش مذکور تعیین می گردد. پس از آن و در جهت اعتبار بخشی نتایج به دست آمده از روش سوراخ مرکزی، نمونه ها به روش پراش پرتو ایکس مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تنش زدایی با استفاده از ضربات آلتراسونیک نسبت به تنش زدایی به روش حرارتی نتایج مطلوب تر و تنش های باقیمانده در نمونه B نیز کمتر می باشد. واژه های کلیدی : تنش­زدایی با ضربات آلتراسونیک، تنش­زدایی حرارتی، روش سوراخ مرکزی، استاندارد پراش اشعه ایکس. 1-1) مقدمهاغلب سازه ها در صنعت، از قطعـــات مختلفی که توسط فرآیند هایی مثل ریخته گـری، آهنگــــری، نورد، ماشینکاری، جوشکاری و.... تولید شده اند، تشکیل شده اند که با کمک فرآیند های گوناگونی به یکدیگر متصل می شوند. روش های مختلف اتصال را میتوان بر اساس فرآیند های عملی و علمی به گروه های زیر طبقه بندی کرد:
  • اتصال های مکـانیکــــی (پیچ، پرچ، میخ، پین و...)
  • اتصال های متالوژیکی (جوشکاری، لحیم کاری و...)
  • اتصـال های شیمیایــــی (چسب های آلی و معدنی)
هر یک از این اتصالات با توجه به وظایفی که بر عهده دارند در یکی از دسته های زیر قرار می گیرند:
  • اتصالات موقت مانندپیچ و مهره، پین و...
  • اتصالات نیمه موقت مانند پرچ، لحیم کاری نرم و بعضی از چسب ها
  • اتصالات دائمی مانند فرآیند های جوشکاری، لحیم کاری سخت و اغلب چسب ها با واکنش های شیمیایی
فرآیند های جوشکاری به عنوان فرآیند هایی جهت ایجاد پیوستگی مولکولی بین دو یا چند قطعه فلزی که حداقل یکی از آنها در اثر حرارت، ذوب موضعی شده یا به حالت خمیری در آمده باشد، برای هر دو منظورساخت قطعات اولیه و نیز اتصال آنها دارای کاربرد وسیعی در جوامع صنعتی است. صرفه اقتصادی این اتصالات در مقایسه با دیگر اتصالات به لحاظ طول عمر بیشتر و نیز اطمینان خاطری که به دلیل استفاده از مواد مشابه با ماده اصلی ایجاد می کند، برخی از دلایل ارجحیت این فرآیند است]1 [.از جمله فرایندهایی که پس از انجام جوشکاری و به عبارتی در قطعات جوشکاری شده مد نظر قرار می گیرد تنش های پسماند می باشد که به علت گرم و سرد شدنهای متوالی جوش و مناطق نزدیک آن و عدم امکان جابجایی در بعضی جهات، تنشهای پسماند داخلی در جوش و مناطق مجاور آن بوجود می آید.تنش پسماند تنشی است که بر اثر انجام عملیات خاص نظیر جوشکاری در جسم باقی می‌ماند و در حالی که 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 فرآیندی است، جهت از بین بردن تنش های موجود که در عملیات و فرآیند تولید به وجود آمده است. روشهای 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 مطالببا توجه به مطالب اشاره شده و موضوع پایان نامه تحت عنوان بررسی تنش های پسماند، در نمونه های جوشکاری شده به روش حرارتی و آلتراسونیک مطالب به چند فصل تقسیم بندی خواهند شد که در ادامه به توضیح هر یک از آنها خواهیم پرداخت.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 فرآیند 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 پسماندهمانطور که گفته شد تنش پسماند تنشی است که بر اثر انجام عملیات خاصی در جسم باقی می‌مانند و در حالی که جسم تحت هیچ بارگذاری خارجی نیست نیز وجود دارد. طبیعت تنش پسماند به گونه ای است که در مقابل هر تنش کششی تنش فشاری نیز باید وجود داشته باشد، به گونه‌ای که جسم در حالت تعادل باقی بماند که به این حالت، حالت خود تعادلی می گویند.علت اینکه شناسایی چنین تنشهایی برای ما مهم است این است که وقتی جسم تحت تنش خارجی قرار می‌گیرد، این تنش خارجی به تنش پسماند موجود افزوده می‌شود. پس اگر در منطقه‌ای تنش پسماند کششی داشته باشیم و بارگذاری ما نیز تنش کششی باشد سطح تنش در آن منطقه بالاتر از آنچه که تنها با لحاظ تنش کششی خارجی بدست می‌آید خواهد بود. لذا در صورتی که تنش کششی پسماند داخلی را در نظر نگیریم و قطعه را تنها براساس تنش اعمالی خارجی طراحی می‌کنیم ممکن است در اثر تنش‌های پسماند خارجی تنش در قطعه از حد تسلیم آن بالاتر رفته و باعث شکست آن گردد.یکی از فرایندهایی که باعث ایجاد تنش پسماند در سازه‌ها می‌گردد جوشکاری است که به علت گرم و سرد شدنهای متوالی جوش و مناطق نزدیک جوش و عدم امکان جابجایی در بعضی جهات، تنشهای پسماند داخلی در جوش و مناطق مجاور آن بوجود می آید.مقدار انبساط و تغییر شکل 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 که در نقطه‌ای از جسم درجه حرارت به طور موضعی افزایش یابد دراطراف آن یک شیب حرارتی بوجود می‌آید که می‌خواهد باعث تغییر شکل و انبساط نقطه‌ای که دمای آن افزایش پیدا کرده است بشود، ولی از اطراف توسط فلزی که این نقطه را احاطه کرده‌اند و میل به تغییر شکل ندارند با تغییر شکل این نقطه مقابله می‌شود، لذا مناطق نزدیک این نقطه تحت تنش فشاری قرار می‌گیرند و در صورتی که تنش فشاری موجود از حد تسلیم بیشتر شود باعث تغییر شکل پلاستیک این منطقه می‌شود. در حین سرد شدن منطقه‌ای که گرم شده بود شاهد انقباض موضعی خواهیم بود که باعث ایجاد تنش کششی در مجـاورت این نقطه در حـــد تنش تسلیم فلز خواهد بود.]19[1-3-1 ) تشریح تنش پسماند در جوش اگر بخواهیم تشکیل تنش پسماند در جوش را توضیح بدهیم می توان مدل زیر را تشریح نمود :       سه میله یک، دو و سه را در نظر بگیرید که 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 می‌کنند، لذا تنشی در آنها القا می‌شود که کششی است و عکس‌العمل این تنش به میله دو وارد می‌شود که تنش فشاری است لذا به این ترتیب با گرم‌ شدن میله دو در میله‌های یک وسه تنش کششی 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 نکته نیز باید توجه داشته باشیم که تنش تسلیم فولادها با افزایش درجه حرارت کاهش می‌یابد.در نظر بگیرید که یک اتصال جوشی بین دو ورق بزرگ بوجود آمده و در منطقه‌ای نواری شکل در فاصله مشخصی از مرکز جوش مورد بررسی می‌باشد فرض می‌شود که نوار مورد بررسی در جهت طولی خود کاملاً مهار شده و تغییر شکلی در این جهت ندارد. قبل از گرم کردن، نوار فاقد تنش می باشد. در حین گرم کردن، این نوار  متمایل به انبساط بوده و لیکن توسط محیط (فلز) اطراف خود که درجه حرارت پایین‌تری دارد از انبساط آن ممانعت می شود و در نتیجه تحت تاثیر تنشهای فشاری قرار می‌گیرد. تغییر شکل در نوار در ابتدا الاستیک بوده و با افزایش درجه حرارت افزایش یافته و در درجه حرارت T1 تغییر شکل پلاستیکی شروع می‌شود. با افزایش درجه حرارت میزان تنش تسلیم جسم کاهش یافته و تغییر شکل پلاستیکی نوار افزایش می‌یابد. چنانچه T2 حداکثر درجه حرارتی باشد که در نوار اعمال می‌شود، تغییر شکل پلاستیکی فشاری ادامه خواهد یافت. در هنگام سرد شدن، نوار مورد بررسی تمایل به انقباض داشته که منجر به کاهش سطح تنشها در آن می‌شود. کاهش سطح تنشها در این حالت منجر به تغییر شکل الاستیکی(مشابه باربرداری در نمونه‌های تحت آزمایش کشش) شده که 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 کاهش بیشتر درجه حرارت، تنش تسلیم (و در نتیجه سطح تنش‌ها در نوار) افزایش یافته و تغییر شکل پلاستیکی (کششی) در نوار بوجود می‌آید. نتیجتاً اینکه سیکل حرارتی فوق‌الذکر منجر به ایجاد تنشهای پسماندی در سطح تنش تسلیم فلز در نوار فوق‌الذکر خواهد شد. با استفاده از مدل فوق الذکر می‌توان سطح تنش پسماند جوشی را در نقاط مختلف اطراف منطقه جوش بدست آورد.تعداد صفحه :99قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید