بررسی فرآیند تنش زدایی ارتعاشی، مدهای مختلف آن و مقایسه با تنش‌گیری حرارتی

نوع مقاله: مقاله علمی- ترویجی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشگاه تهران

3 دانشگاه اسفراین

چکیده

تنش باقیمانده تنشی است که بر اثر انجام عملیات خاصی در جسم باقی می‌ماند و در حالیکه جسم تحت هیچ بارگذاری خارجی نیست نیز وجود دارد. چون تنش­های باقیمانده توسط تغییر شکل مومسان غیریکنواخت تولید می‌شوند، بررسی تنش­های باقیمانده­ای که در هر فرآیند فلزکاری ایجاد می­شوند، اهمیت دارد. مهمترین دلایل بوجود آمدن تنش­های باقیمانده را می­توان از دیدگاه منشاء حرارتی، مکانیکی و تغییر فاز بررسی نمود. برای از بین بردن تنش­های باقیمانده موجود در قطعات می­توان از تنش­گیری حرارتی، فشاری، ارتعاشی، سرمایش زیر صفر، چکش­کاری، کششی و پیر کردن طبیعی استفاده نمود. متداولترین روش مورد استفاده برای حذف تنش­های باقیمانده، تنش­زدایی حرارتی می­باشد، اما این روش دارای محدودیت­هایی نیز می­باشد. روشی که اخیراً مورد توجه محققان قرار گرفته، روش تنش­زدایی ارتعاشی است. پارامترهای تاثیرگذار در تنش­زدایی ارتعاشی؛ دامنه ارتعاشات، اندازه و گردایان تنش پسماند و تعداد سیکل­های اعمالی می­باشد. مهمترین پارامتر تاثیرگذار، دامنه ارتعاش می­باشد. هدف تحقیق پیشرو بررسی و مقایسه دو روش تنش­زدایی حرارتی و تنش­زدایی ارتعاشی و نتیجه­گیری از بحث می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Budynas, Richard G., Keith J. Nishbeth, Shigley’s Mechanical Engineering Design, 10th Edition: McGraw-Hill, 2015.

[2] Hahn, William F., “Vibratory Residual Stress Relief and Modification Sin Metals to Conserve Resources and Prevent Pollution”, Center of Environmental and Energy Research (CEER) 2002.

]3[ فرهی، غلامحسین، محمد چمنی، "بررسی تاثیر فرایند تنش زدایی ارتعاشی بر کاهش تنش پسماند در جوش"، دوازدهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید ایران، تهران، انجمن مهندسی ساخت و تولید ایران، دانشکده فنی دانشگاه تهران، 1390.

[4] Malaki, Massoud, Hongtao Ding, “A review of ultrasonic peening treatment”, Materials and Design 87, 2015, pp.1072–1086.

]5[. غیور، مصطفی، مهدی جعفری، ""تحلیل حذف تنشهای ایجاد شده توسط فرآیندهای ماشینکاری یا جوشکاری به کمک روشهای ارتعاشی"، دوازدهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید ایران، تهران، انجمن مهندسی ساخت و تولید ایران، دانشکده فنی دانشگاه تهران، 1390.

[6] Weiss, S., G. S. Baker, R. D. Gupta, "Vibrational Residual Stress Relief in a Plain Carbon Steel Weldment", Americal Welding Socity, 1976.

[7] Hiseh, Chih-Chuh, Chien-hong Lai., Weite Wu., "Effect of vibration on microstructures and mechanical properties of 304 stainless steel GTA welds", Metals and Materials International, Vol.19, 2013, pp. 835-844.

[8] Wang, Jan-Siang, Chih-chun Hsieh, Chi-Ming Lin., Che-Wei Kuo, Weite Wu, "Texture evolution and residual stress relaxation in a cold-rolled Al-Mg-Si-Cu alloy using vibratory stress relief technique", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol.44, 2013, pp.806-818.

[9] Shalvandi, M., Y. Hojjat, A. Abdullah, H. Asad, “Influence of ultrasonic stress relief on stainless steel 316 specimens: A comparison with thermal stress relief”, Materials & Design, Vol.46, 2013, pp.713-723.

[10] Roa, D., D. Wang, L. Chen, C. Ni, “The effectiveness evaluation of 314L stainless steel vibratory stress relief by dynamic stress”, Internationl Journal of fatigue, Vol.29, 2007, pp.192-196.

]11[ پورصفر، امین، حامد برقی کار، عباس امرالهی، احمدرضا شرقی، "بررسی تاثیر تنش زدایی به روش ارتعاشی بر روی نیروهای ماشینکاری در فولادهای ساختمانی St37-2 مورد استفاده در سازه های فولادی دوازدهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید ایران، تهران، انجمن مهندسی ساخت و تولید ایران، دانشکده فنی دانشگاه تهران، 1390.

[12] Masubuchi, K., D. W. Hopkins, “Analysis of Welded Structures: Residual Stresses, Distortion, and Their Consequences”, Pergamon Press, 1980.

]13 [مجدنیا. فرهمند ،"عملیات حرارتی جوشکاری"، انتشارات فرهمند، 1385.

]14[ سیف الهی، م.، سیف الهی، ج.، سروری، ص.، ن. حاجی زاده نیازی، "دستورالعمل اجرایی تنش گیری ارتعاشی قطعات صنعتی"، همایش پژوهش های کاربردی در علوم مهندسی، 1392

]15[ گلعذار، م. ع.،" عملیات حرارتی فولادها", دانشگاه صنعتی اصفهان

]16[ کوکبی، ا. ح.، ب. بیدختی، "تکنولوژی جوشکاری"، انتشارات دانشگاه شریف, جلد دوممتالورژی جوشکاری، 1393

[17] Yang. Y, “Understanding of vibration stress relief with computation modeling”, Materials Engineering and Performance, Vol.18, 2009, pp.856-862.

[18] Hebel. T., “3 Major problems with thermal stress relief and how to overcome them”, Bonal Tecnologies, Inc., 2008.

[19] “AWS D1.1 Structural Welding Code”, 21th Edition, American Welding Society, 2008.

[20] Dawson, R., D. G. Moffat. “Vibratory stress relief: A fundamental study of its effectiveness”, Eng. Mater. Technol Vol.102 No.2, 1980, pp.169-176.

[21] Jalil, A., Aswan, N., Talib, A., Rahim, A. and Hussein, A.R, “Improvement of mechanical welding properties by using induced harmonic vibration”, Journal of applied science, Vol.11, 2011, pp.348-353.

[22] “A Comittee, Code for boilers and pressure Vessles”, chapter 8: American Society of Mechanical Engineering, 2011.

]23[ لیپولد. ج.، دامیان کوتکی، "متالورژی جوشکاری و جوش پذیری فولادهای زنگ نزنجهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، 1391.

[24] Jafari Mehrabadi, S., M. Azizmoradi, M. M. Emami, “Stress relief and material properties improvement through vibration vs. common thermal method”, Journal of Solid Mechanics, Vol.4, 2012, pp.170-176.

[25] “Viberation Stress. Relief”. [Online Wikipedia].

[26] Hebel. G, “Vibrational conditioning of metals”, Heat Treating Progress Magazine, 2004.

[27] “The Future of Stress Relief is”, Bonal Technologies, Inc., 2008.

[28] Walker, C.A., A. J. Waddell, and D. J. Johnston, “Vibratory stress relief—an investigation of the underlying processes”. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, Vol.209, No.1, 1995, pp.51-58.

[29] Zhao, X.C, Y. D. Zhang, H. W. Zhang, Q. Wu. “Simulation of vibration stress relief after welding based on FEM”, Acta Metallurgica SinicaVol.21, 2008, pp.289-294.

[30] “Summery of Research data using Meta-Lax technology”, Bonal Technologies, Inc., 1998.

[31] “Sress Relief Confidence”, Bonal Technologies, Inc., 2012.

[32] “Customer’s opinion about using Meta-Lax”, www.Meta-Lax.com, Meta-Lax. [Online].

[33] “Meta-Lax for Heat Treaters”, Bonal Technologies, Inc., 2001.

]34[ عزیز مرادی، م.، س. جعفری مهر آبادی، ع. نبی­زاده، " تنش گیری و بهبود خواص مکانیکی به وسیله ارتعاشات در جوشکاری فولاد معمولی به فولاد زنگ نزن"، دومین کنفرانس بین المللی آکوستیک و ارتعاشات، سال 1391.

]35[ حنایی، س.، م. ماموریان. ح. چترسفید، "کاربرد روش حداقل سازی تولید آنتروپی در کارسختی قطعات جوشکاری شده"، همایش ملی مهندسی مکانیک، 2012.

[36] "Meta-Lax for Welding", Bonal Technologies, Inc., 2000.

[37] "Meta-Lax for Racing Industry", Bonal Technologies, Inc., 2000.

[38] McGoldrick. R.T, Harlod.E Saunders, "Experiments in stress relieving castings and welded structures by vibration", The American Society for Naval Engineers, Vol.55, 1943 pp. 589-609.

[39] Sun. M.C, Y.H. Sun, R. K. Wang, "Vibratory stress relieving of welded sheet steels of low alloy high strength steel", Materials Letters, Vol.58, 2004, pp.1396-1399.