روش های تنش زدایی و طبقه بندی آنها

روش های تنش زدایی و طبقه بندی آنها

در منابع مختلف روشهای گوناگونی برای تقسیم بندی تنش های پسماند تعریف می شود.

مطابق شکل ۱- ۱ انواع روشهای جوشکاری و تنش زدایی را  بصورت زیر می توان تقسیم بندی نمود :

شکل ۱-۱ : طبقه بندی انواع روش های جوشکاری و تنش زدایی

شکل ۱-۲ : طبقه بندی انواع روش های تنش زدایی

در شکل ۱-۲ تقسیم بندی انواع روش های  تنش زدایی نشان داده شده است.

برخی از مهمترین روشهایی که در تقسیم بندی بالا به آنها اشاره شده است و در ادامه به بررســــی و شناخت هر یک از آنها می پردازیم عبارت است از:

۱- تنش زدایی طبیعی

در روش تنش زدایی طبیعی قطعات به مدت طولانی(حدوداً یکسال) در فضای باز قرار می‌گیرد. اختلاف دما در طول شبانه روز و همچنین در فصول مختلف باعث ایجاد تنشهای حرارتی بصورت نوسانی گشته و در نهایت تنش پسماند کاهش می‌یابد.

۲- تنش زدایی حرارتی

تنش زدایی حرارتی یکی از مهمترین و شناخته شده ترین روشهای آزادسازی تنشهای پسماند است و بطور کلی فرآیندی است که در آن بایستی از دمای ۱A  در زمان حداقل۱T  به دمای ۲A  رسیده و به مدت ۲T  در همان دمای ۲A   قطعه را نگهداری نمود و در زمان حداقل ۳T   به دمای ۱A  بازگشت. انتخاب روش اصولی فرآیند کنترلی کمک شایانی به اصولی طی شدن روند تنش گیری می کند.

به طور کلی روند عملیات حرارتی بصورت منحنی زیر و در سه قسمت شکل می گیرد :

• گرم کردن
• نگهداری در دمایی مشخص
• سرد کردن

شکل ۱-۳ مراحل عملیات حرارتی یر حسب دما – زمان را نشان می دهد :

شکل ۱-۳ : مراحل انجام تنش زدایی به روش حرارتی

اساساً روشهای مختلف  تنش زدایی به دلیل مشکلات ناشی از تنش گیری حرارتی ایجا د و توسعه یافته است

۳- تنش زدایی ارتعاشی

روش های ارتعاشی بر اساس استفاده از یک اصل فیزیکی بنیان نهاده شده است. به صورتی که هر ماده به طور ذاتی دارای یک فرکانس طبیعی است که اگر فرکانس خارجی برابر با این فرکانس به ماده اعمال شود جسم در این فرکانس با بیشترین دامنه ارتعاش می کند. برای ساختارهای پیچیده و  قطعات بزرگ دارای مزیت های زیادی است و هزینه های آن نسبت به روش های حرارتی بسیار کمتر است. استفاده از این روش دارای محدودیت هایی نیز می باشد که استفاده از آن را منوط به برقراری شرایط خاصی کرده است.در این روش تنش گیری، قطعات حاوی تنش با فرکانس ونیروی متغیر برای مدت زمان معینی مرتعش می شوند تا ناهماهنگی های ایجاد شده در ساختار از بین رفته و ساختار به حالت قبل از عملیات جوشکاری یا فرآیندهایی نظیر ریخته گری بر گردد.

۴- تنش زدایی به روش اضافه باری

تکنیک اضافه باری بر این اساس بنیان نهاده شده است که یک بار اضافی توسط فشار خارجی بر قطعه ای که حاوی تنش است وارد می شود. وارد کردن تنش بیش از تنش تسلیم قطعه باعث کاهش در مقدار تنش باقیمانده می شود. این تنشهای اضافی بصورت فشاری در اطراف عیوب موجود وارد می شوند و تاًثیر مثبتی بر کاهش احتمال شکست ترد دارند.

۵- تنش زدایی به روش روش ساچمه کاری (SHOT PEENING)

این روش یک عملیات کار سرد سطحی است که درجهت کاهش احتمال خستگی، ترک خوردگی تنشی و سایر فرآیندهای مخرب قطعه استفاده می شود. اساس این روش ایجاد تنش های فشاری با بمباران ساچمه های فولادی روی سطح است. تحقیقات نشان می دهد که ترک ها درمناطق تنش های فشاری، ایجاد نشده و یا رشد نمی کنند. از آنجایی که بسیاری از شکست ها از سطح قطعات شروع می شود، ایجاد تنش های فشاری با استفاده از این روش عمر قطعات را بطور قابل توجهی افزایش می دهد.

در شکل ۱-۴ چگونگی انجام فرآیند ساچمه زنی را مشاهده می کنید.

شکل ۱-۴ : فرآیند ساچمه زنی و تاثیر آن بر روی قطعه

۶- تنش زدایی جوش با ضربات آلتراسونیک (UIT)

روشی که در اینجا برای تنش زدایی قطعات معرفی شده است،  با استفاده از امواج فراصوت می باشد. ایـن روش تحت عنــوان تنش­زدایی با ضــربات امواج فراصوت Ultrasonic Impact Treatment(UIT) یا چکش کاری فراصوتی (اولتراسونیک) شناخته می ­شود. این روش در اوایل دهه ۷۰ میلادی در روسیه اختراع شد و ازطرف بسیاری از افراد حرفه ­ایی و محققان به عنوان روشی برای بهبود استحکام خستگی سازه­ های جوشکاری شده مورد توجه قرار گرفت. جذابیت بالای این روش ناشی از مزایای آن از جمله ابعاد کوچک، قدرت بالا، سادگی استفاده و کنترل مناسب پارامترهای مؤثر، پیوستگی مباحث اقتصادی، ایمنی، انتخابی بودن و محدوده گسترده استفاده می­ باشد.

تنش زدایی با ضربات التراسونیک(UIT)  روش نوینی برای حذف تنش های کششی پسماند و ایجاد تنش فشاری در مناطق حساس به خستگی می باشد. همچنین مناطق تمرکز تنش و احیاناً عیوب را در پاشنه جوش کاهش داده و استحکام خوردگی –  خستگی و استحکام خستگی را افزایش می دهد.

روش هایی که برای بهبود استحکام خستگی وجود دارند و پس از جوشکاری انجام می شوند، به دو گروه اصلی تقسیـم می شوند : ۱-روش های اصلاح هندسه جوش ۲-روش های بهبود شرایط تنش های پسماند. گروه اول عیــوب موجود در پاشنه جوش را حذف می کنند و همچنین از میــزان تمرکز تنــش می کاهند. در حالی که روشهای گروه دوم تنش های فشاری را در مواضعی از جوش که ترک های خستگی مستعد به شکل گیری هستند ایجاد می کنند. روش UIT متعلق به گروه دوم است در حالی که تواماً بطور قابل ملاحظه ای هندسه پاشنه جوش را نیز تحت تاثیر قرار می دهند.طی این فرایند فرآیند تنش از حالت کششی در سطح – حداکثر تا تنش تسلیم فلز- به حالت فشاری تبدیل می شوند، که این موضوع در افزایش استحکام سازه جوشی خیلی موثر است.