دسته: مهندسی متالورژی

بخشی از این تحقیق :

طي چند دهه گذشته تنش هاي پسماند در ظروف فشار دار و كاربردهاي ساختماني و خطوط انتقال گاز و نفت و در ساختارها و قطعات فلزي و … مورد توجه قرار گرفته است. از سوي پيشرفت هايي كه امروز در ارزيابي يكپارچه ساختارها و ساختمانها در ارتباط با قطعات جوش صورت پذيرفته است. خواستار اطلاعات دقيق تري دربارة حالت تنش پسماند مي باشد. تنش هاي پسماند در اثر عدم هماهنگي در شكل طبيعي بين نواحي مختلف در يك قطعه حاصل مي شود به خصوص در جوشكاري تنش هاي پسماند مورد توجه قرار مي گيرند. تنش هاي پسماند مي توانند بسته به علامت، اندازه و توزيع شان با توجه به تنش هاي اعمالي، تعيين كننده باشند. 

ارزيابي تنش پسماند يك ابزار مهمي نيز براي كنترل فرآيند، كنترل كيفي، ارزيابي طراحي و آناليز نقص مي باشد. چون اين تنش ها مي توانند پيامدهاي مهمي روي عمكلرد اجزاء و قطعات مهندسي داشته باشند و همچنين تأثير زيادي روي خوردگي، مقاومت شكست، خزش و … دارا مي‌باشند. لذا كاهش و كم كردن اين تنش ها مطلوب مي باشد. از اين رو تنش هاي پسماند در اتصالات جوشكاري شده عمدتاً توسط عمليات حرارتي يا توسط تنش مكانيكي كاهش مي يابد. 

– روش هاي متفاوتي براي اندازه گيري يا تخمين تنش پسماند براساس اندازه گيري دقيق يا با استفاده از تكنيك هاي عددي وجود دارد. اندازه گيريها مي توانند از نوع مخرب مانند (سوراخكاري)  يا غير مخرب مانند اشعه x، يا تفرق نوتروني و فراصوتي باشند. و تفرق نوتروني اساساً يك تكنيك برجسته براي پي بردن به تنش پسماند به صورت غير مخرب در درون قطعات مهندسي در سه بعد و در حجم هاي كوچك مي باشد. 

در اين پروژه به تخمين تنش پمساند با استفاده از روش هاي غير مخرب و ارتباط آن با پروسه‌هاي توليد در انواع مختلف جوشكاري فولاد مي پردازيم. 

– جوشكاري ذاتاً باعث بروز توليد ترك هايي در محل جوش مي شوند، اندازه و محل اين تركها را مي توان به عنوان يك معيار در تعيين عمر جوشكاري مورد استفاده قرار داد. تنش هايي كه مي توانند باعث رشد ترك خوردگي شوند به تنش هاي بيروني محدود نمي شوند. به عنوان نمونه مي توان گفت كه تنش هاي پسماند در داخل و اطراف ناحيه جوش به عنوان يك پيامد از فرآيند جوش، توليد مي شود. بنابراين اين موضوع براي دانستن اندازه و علامت تنش پمساند در ناحيه جوش مهم خواهد بود. و اين بحث خصوصاً در جوشهاي با مقطع ضخيم كه داراي يك تنش 3 بعدي است جالب توجه مي باشد. در اينجا به بحث در مورد استفاده از اسكن كردن كششي نوتروني براي فراهم آوردن اسكن هاي 3 بعدي ضخيم مربوط به نمونه هاي فولادي جوشكاري شده و جوشكاري نشده خواهيم پرداخت. 

– دراين پروژه به بررسي تنش پسماند در لوله هاي فولادي 9Cr-1Mo اشاره خواهد شد كه جوشكاري مربوط به اين فولادها در صنايع نفت و برق كاربرد گسترده اي دارند. از سويي در فرآيندهاي توليد مانند جوشكاري تنش پسماند مي تواند منجر به شكست در قططعات فولادي شود. لذا براي بهبود ميزان سختي و براي حذف تنش پسماند بعد از جوشكاري ، جوشكاري فولاد Cr-Mo بايستي تحت عمليات حرارتي پس از جوشكاري قرار بگيرد. جوشكاري ذوبي يك فرآيند اتصالي است كه در ساخت كشتي، پل هاي فولادي، مخازن فشار و غيره مورد استفاده قرار مي گيرد. مزيت اين جوشكاري به عنوان يك فرآيند اتصال دهنده عبارتست از : كاري زياد اتصال ، انعطاف پذيري و هزينه كم توليد. جوشكاري ذوبي هرچند داراي ويژگي هاي زيادي در صنعت است اما مي تواند خواص مواد را تغيير داده و باعث خمش، انقباض و تنش پسماند در اتصال شود. لذا يك عمليات حرارتي پس از جوش به طور گسترده براي كاهش تنش پسماند ناشي از جوشكاري توصيه مي شود. از سويي تنش هاي پسماند تأثير بسزايي بر روي تعيين شكل جوش، استحكام خستگي، تافنس شكست و… دارند بنابراين ارزيابي و درك تنش هاي پسماند ناشي از جوشكاري مهم مي باشد. 

روش هاي زيادي براي ارزيابي توزي تنش پسماند وجود دارد. روش هاي آزمايشي شامل پراش اشعه x ،تحليل فراصوتي، ايجاد سوراخ و برش است. روش هاي عددي كه تحليل هاي مفصل‌تري از تنش هاي پسماند ناشي از جوشكاري را ارائه مي كند. در طول سه دهه گذشته به علت پيشرفت رايانه ها، تكنيك هاي عددي گسترش قابل توجهي يافته است. در اين پروژه  به بررسي تنش هاي پسماند پس از جوشكاري و پس از يك عمليات حرارتي، پس از جوش به وسيله روش المان محدود اشاره خواهد شد. 

از طرفي افزايش احتمال شكست و كاهش استحكام در قطعات دو اثري اند كه تنش هاي پسماند باعث بروز آنها مي شوند. لذا به منظور ايجاد يك طراحي مطمئن، ما بايستي يك روش مناسبي را پيدا كنيم كه به واسطه آن بتوان به پيش بيني هاي مربوط به اندازه و توزيع تنش پسماند دسترسي پيدا كرد. يك استفاده گسترده از پيش بيني تنش پسماند در جوشكاري، روش المان محدود مي باشد. اگرچه پيش بيني تنش هاي پسماند حين جوشكاري، با استفاده از روش المان محدود مي تواند يك روش اقتصادي و دقيق تري نسبت به روش هاي آزمايشي مانند پراش نوتروني، اشعه x و تحليل فراصوتي باشد ولي پيچيدگي هايي هم در هنگام شبيه سازي فرآيند جوشكاري با استفاده از روش المان محدود وجود دارد. براي مثال روش هاي ابعادي دو بعدي (2D) و سه بعدي (3D) روش‌هايي‌اند كه براي رسيدن به دقت مطلوب بايستي مورد استفاده قرار گيرند و اين پروژه به بحث و بررسي در مورد آنها خواهيم پرداخت

آهنگري (تغيير فرم آزاد )

تغيير فرم آزاد همان تغيير شكل تحت فشار مي باشد با اختلاف اينكه فقط گاهي اوقات افزار مورد مصرف ملزوم را داراست در اينجا فقط بوسيله حركت نسبي افزار و كار توليد مي شود در آغاز مقطعهاي بزرگ مانند دستگاه نورد بوسيله حرارت و يا بدون حرارت كوچك مي شوند .

روشهاي مختلفي كه نرم هستند عبارتند از :

– دراز كردن 

– پهن كردن 

– پخ كردن 

– فشردن 

– پخ كردن به صورت پله اي 

مراحل آهنگري فولاد 

فولادي كه براي اهنگري استفاده مي شود اكثراً از قطعه خام و يا قطعات ريخته شده و يا از ميله هاي مختلف تشكيل شده است . كريستالهاي فولاد خام معمولاً بزرگ و          نا منظم مي باشند كه در نتيجه مقدار تغيير شكل را محدود مي سازند . از اين رو فولاد خام را بايستي با ضربات ملايم آهنگري كرد تا بلورهاي كوچك و منظيمي پيدا كند . البته مقاومت آن در برابر تغيير شكل نيز افزايش مي يابد .

براي اينكه خواص فولاد را بهتر كنيم بايد آن را تا درجه خاصي دراز كنيم و يا آهنگري كنيم به طوري كه اثر آهنگري به عمق كامل فولاد اثر كرده باشد . براي قطعه هاي آلياژي درجه دراز كردن 4 و براي بقيه فولادها 3 تا    مي باشد .

اكثراً بوسيله چكش آهنگري طول قطعه را زياد و سطح مقطع آن را كم مي كنند كه اين نيز مراحل مختلفي از لحاظ كمي و كيفي كار دارد .وقتي كه قطعه چهار گوشي را از دو پهلو آهنگري كنيم كريستالهاي آنها فشرده تر مي شوند و عرض زياد شده و دوباره كم مي گردد از اين طريق طول قطعه با كم شدن سطح مقطع آن زياد مي شود . هر چه چكش و سندان باريكتر  باشند مي توانند طول فولاد را زياد تر كنند و عرض فولاد فقط تا حدودي زياد مي شود . اگر بلوكهاي آهنگري شونده بزرگ باشند سطح چكش و سندان بهتر است كه صاف باشد  .

در ضمن براي فولادهاي بزرگ بايد عرض چكش هم زياد باشد تا عمل چكش كاري هم خوب انجام شود البته بلوك بايد به طور يكنواخت چرخانده شود .

اگر از سندان زاويه دار استفاده شود اتلاف دستگاه كاهش مي يابد . معمولاً فولادهاي سنگين را نمي توان بوسيله سندان زاويه دار به طور عميق آهنگري كرد . زيرا كه نيروي چكش روي سندان بوسيله دو نقطه تحميل مي شود يعني نيرو نصف مي شود .

پهن كردن قطعه همان پخ كردن است با فرق اينكه طول آن به مقدار خيلي كم زياد    مي شوند ولي عرض آن پهن تر مي گردد . براي اين كار بهتر است كه از چكش گرد استفاده نمود .

باريك كردن قطعه فولاد در يك محل را باريك سازي (نشست) مي گويند .

و معمولاً قطعه بوسيله دست روي سندان آهنگري مي شود . ولي وقتي كه بخواهيم بوسيله پتك هيدروليكي فولاد را اهنگري كنيم ابزار مختلفي لازم داريم .

ميل لنگ را نيز از همين طريق مي سازند زيرا كه از ايجاد تنش فراوان در آن جلوگيري مي شود .

دانلود تحقیق همه چیز درمورد ریخته گری،
فرمت فایل : Word قابل ویرایش.
تعداد صفحه: 165 

تعريف ريخته گري:

ريخته گري يكي از روشهاي ساخت و شكل دادن فلزات است.

در اين روش يك فلز يا آلياژ ابتدائاً ذوب شده و در درون يك محفظه تو خالي بنام قالب كه تقريباً به شكل قطع ساخته شده ريخته مي شود، بنحوي كه پس از پايان انجماد شكل، ابعاد، تركيب شيمياي و خواص مورد نظر بدست آيد.

مراحل ريخته گري:

1) طراحي مكانيكي   طرح مدل سازي  انتخاب روش مناسب 

طراحي ريخته گري

قالبي كه براي ساخت ماهيچه استفاده مي شود.

2) ساخت قالب و ماهيچه

  ريخته گري  عمليات تخليه و تميز كاري( عمليات حرارتي و ساچمه زني و…)  بازرسي و آزمايش قطعات  بسته بندي و ارسال     

3) ذوب فلز 

تعريف ريخته گري

ريخته گري يكي از روشهاي شكل دادن قطعات فلزي است كه شامل تهيه مذاب از فلز مرد نظر و ريختن آن در محفظه اي بنام قالب است، به گونه اي كه پس از انجماد مذاب، شكل، اندازه و خواص مورد نظر تامين شود. بنابراين با توجه به اين تعريف يك فرآيند ريخته گري را بايد مجموعه اي از عمليات ذوب، تهيه قالب و ريختن مذاب دانست بطور كلي مراحل ريخته گري يك قطعه قلزي به طور ساده در ذيل نشان داده شده است.

تاريخچه ريخته گري:

براساس تحقيقات باستان شناسان، ريخته گري فلزات، يك تكنولوژي ماقبل تاريخ بوده و قدمتي شش هزار ساله دارد.

اولين اشياي ساخته شده از فلزات بصورت قطعات كوچك چكش كاري شده از مس هستند كه قدمت آنها به هزار سال قبل از ميلاد مسيح مي رسد.

از نقطه نظر تاريخي، ريخته گري را مي توان به چند دوره تقسيم نمود كه در اينجا بشرح آنها به اختصار مي پردازيم.

دوره برنز ( مس و مفرغ)

اين دوره در خاور نزديك و در حدود 3000 سال قبل از ميلاد مسيح آغاز شده اولين اشياي برنزي كشف شده بصورت آلياژي از مس و آرسنيك ( حدود 4 درصد) بوده است.

موضوع مهم در اين دوره، پي بردن به تأثير قلع بر خواص مس است كه باعث افزايش استحكام و سختي آن مي شود. اين موضوع هنوز در پرده اي از ابهام است. زيرا نه سنگ معدن مس حاوي قلع بوده و نه اينكه معدن مس و قلع نزديك هم قرار دارد كه آلياژ شدن آنها بطور اتفاقي امكان پذير باشد.

در ارتباط با چگونگي پيدايش ريخته گري، ميتوان اينگونه تحليل كرد كه با توجه به اينكه پتك كاري قبل از ريخته گري مورد استفاده بشر قرار گرفته است، ممكن است در هنگام تپك كاري عمل ذوب بطور اتفاقي صورت گرفته باشد كه با مشاهده اين امر موارد ذيل در ذهن بشر القا شده است:

-مذاب بايد در محفظه اي ريخته شود تا شكل پيدا كند.

– براي تهيه مذاب بايد كوره هاي تپك كاري بگونه اي تغيير يابد كه همواره تهيه مذاب در آن امكان پذير باشد.

دو روش كاملاً متفاوت براي سختكاري سطحي يعني فرآيندي كه در آن سطح قطعات سخت شده و در مقابل سايش مقاوم باشند ولي در عين حال مغز آنها همچنان نرم و چقرمه باقي بماند وجود دارد . يكي اينكه فولادي را انتخاب كنيم كه كربن كافي داشته و با گرم و سرد كردن سخت شود . در اين فولاد ما مي توان قسمتهاي مورد نياز را با گرم و سرد كردن سريع سخت كنيم . دوم اينكه فولادي را انتخاب كنيم كه ذاتاً قادر نيست تا حد بالايي سخت شود . ولي با تغيير دادن تركيبات شيميايي لايه سطحي مي توان لايه مذبور را سخت كرد 

دسته بندي روشهاي سخت كاري سطحي : 

روشهاي سخت كاري سطحي از نقطه نظر عملي به چهار گروه عمده شامل : 

1 ـ كربن دهي ( كربو رايزينگ ) 

2 ـ كربن و ازت دهي ( كربو نيترايدينگ ) 

3 ـ ازت دهي ( نيترايدينگ ) 

4 ـ ازت دهي و كربن دهي ( نيتروكربورايزينگ ) 

تقسيم مي شوند . 

سمانتاسيون با كربن دهي سطحي فولادها : 

براي تعداد زيادي از محصولات صنعتي ، نظير چرخ دهنده ها . خار پيستون ، محورهاي انتقال و امثال اينها ، لازم است كه سطح قطعه سخت بوده و در عين حال قسمت مركزي آن ، چكش خواري خود را حفظ كرده و مقاومت به ضربه بالايي داشته باشد ، تا بتواند در مقابل نيروهاي ديناميك مقاومت نمايد . براي اين منظور سطح قطعه را با كربن سمانته مي كنند . 

هدف از سمانتاسيون اشباع سطح قطعه فولادي از كربن مي باشد . 

براي سمانتاسيون مي توان از سه نوع سمان استفاده كرد . به عبارت ديگر در سمان يا محيط كربن ده ، مي توان قطعات را به سه روش مختلف مورد سمانتاسيون با كربن قرار داد 

1 ـ سمانتاسيون با عناصر جامد كربن ده . 

2 ـ سمانتاسيون گازي ( يا كربن دهي گازي ) 

3 ـ سمانتاسيون مايع . 

هدف از سمانتاسيون به دست آوردن يك سطح سخت و مقاومت در برابر فرسايش مي باشد كه با پر كردن سطح قطعه تا حدود 0.8 الي 1.1 درصد و سپس آب دادن آن حاصل مي شود . اين عمل نيز حد خستگي را بالا مي برد . 

سمانتاسيون ، عموماً بر روي فولادهاي كم كربن ، يا فولادهايي با 18/0 ـ 1/0 درصد انجام مي گيرد . براي قطعات بزرگ مي توان فولادهايي با كربن كمي بيشتر 

( 0.2 – 0.3  درصد ) به كار برد. فولادهايي كه عمق نفوذ آب گيري در آنها كم است ، براي سمانتاسيون مناسب است . زيرا با سمانتاسيون اين فولاد ها ، قشرهاي مجاور زير قشر سطحي و نيز قسمت مركزي قطعه ، از كربن محيط سمانتاسيون اشباع نشده و چكش خواري خود را ، بعد از آب دادن سطح قطعه ، حفظ مي كنند . در موارد متعددي لازم است كه فقط قسمتهاي معيني از يك قطعه سمانته شود. در اين صورت بخشهايي را كه نبايد سمانته شوند را مي توان از يك رسوب الكتروليتيك مسي ( به ضخامت 04/0 تا 03/0 ) و يا لفافهاي مخصوص پوشانيد . 

اين لفانها معمولاً از مخلوطي از  تالك با رس سفيد ( كائولن ) كه كاملاً نرم شده و با شيشه محلول ( چسب شيشه يا سيليكات سديم ) خمير گرديده است ، تشكيل شده اند . چون در هنگام سمانتاسيون اين خميرها به راحتي ترك برمي دارند ، لذا نمي توانند كاملاً در مقابل نفوذ كربن مؤثر باشند . روش مطمئن پوشش دادن با الكتروليت مس است . 

بخشی از این تحقیق :