بازرسي‌هاي مخزن فشاري با استفاده از آرايه‌هاي مرحله‌بندي شده فراصوتي

چكيده:

ارايه‌هاي مرحله‌بندي شده، مزاياي فني مهمي را بر بازرسي‌هاي جوش در فراصوت قراردادي ارائه مي‌دهند. اشعه‌هاي آرايه‌ مرحله‌بندي شده مي‌توانند هدايت،‌پويش، رويش و به طور الكترونيكي متمركز شوند. هدايت و فرمان اشعه امكان بهينه‌سازي زواياي اشعه را به طور فراصوي و از طريق جهت‌يابي آنها عمود بر نقايص پيش بيني شده مخصوصاً عدم ذوب فراهم مي‌كند. پويش الكترونيكي (خطي) امكان پوشش بسيار سريع جوش‌ها را فراهم مي‌كند. هدايت اشعه مي‌تواند براي انتقال و نگاشت جوش‌ها در زواياي مناسب به مننظور بهينه‌سازي احتمال آشكارسازي نقايص بكار رود. تمركز الكترونيكي امكان بهينه‌سازي شكل و اندازه اشعه را در مكان نقص منتظره و نيز بهينه‌سازي احتمال آشكارسازي را فراهم مي‌كند. به طور كلي استفاده از آرايه‌هاي مرحله‌بندي شده امكان بهينه‌سازي كشف نقص را هنگام به حداقل رساندن زمان بازرسي فراهم مي‌كند.

تحليل فرآيندهاي قالبسازي

- انواع قالبها

- قالبهاي پلاستيك

- قالبهاي ترموپلاستيك

- قالبهاي باكاليت

- فرآيند دايكاست

-قرآيند اكستروان

- فرآيند ريخته گري

- قالبهاي فلزي

- قالبهاي سمبه ماتريس

- قالبهاي برش

- قالبهاي خمش

- قالبهاي كشش

- قالبهاي فرم

- طراحي قالب

- مواد و جنس قالب

- برآورد هزينه - توجيه اقتصادي - بهره وري قالب

- ساخت قالب

- مونتاژ

- تست

- منابع

انواع قالبها

قالبهاي پلاستيك

پلاستيك ها به دو گروه تقسيم مي شوند:     

ترموپلاستيك

ترموست (باكاليت)

سخت کردن شعله ای

8-1 : مقدمه

سخت کردن شعله ای یک فرایند عملیات حرارتی سطحی  یا موضعی است که در آن یک لایه نازکی از سطح قطعه فولادی را توسط شعله حاصل از سوخت یک گاز قابل احتراق نظیرگاز طبیعی تا دمایی بالاتر از دمای بحرانی A3 حرارت داده و پس از آستنیته شدن ، آن را سریع سرد می کنند . بدین  ترتیب سطح قطعه یا محل مورد نظرمارتنزیت شده و از سختی و مقاومت به سایش خوبی برخوردار خواهد شد . از سوی دیگر مغز قطعه  ساختار  اولیه خود را حفظ کرده و لذا می تواند مقاومت به ضربه خوبی راداشته باشد . به علاوه ، چنین فرایندی استحکام خمشی و پیچشی و عمر خستگی قطعه را افزایش می دهد .  سخت کردن شعله ای در ارتباط با دامنه وسیعی از قطعات و آلیاژهای آهنی و برای یک یا چند مورد از موارد زیر استفاده می شود .

·   به دلیل اینکه قطعه آنقدر بزرگ است که عملیات حرارتی حجمی متداول غیر ممکن بوده و یا اقتصادی نیست . به عنوان مثال چرخ دنده های بزرگ ، قالبهای بزرگ و غلطکها .

·   زیرا فقط یک قسمت یا ناحیه کوچکی از قطعه نیاز به عملیات حرارتی دارد و یا اینکه عملیات حرارتی حجمی کارکرد قطعه را کاهش می دهد . به عنوان مثال شافتها و اهرمها که باید سطوحی مقاوم دربرابر سایش داشته باشند .

·   زیرا حصول  و یا کنترل دقت ابعاد مورد نیاز برای قطعه توسط عملیات حرارتی حجمی متداول غیر ممکن و یا مشکل است . به عنوان مثال ، یک  چرخ دنده بزرگ با طراحی پیچیده که در این حالت سخت کردن شعله ای دنده ها اثری روی ابعاد چرخ دنده نمی گذارد .

زیرا استفاده از سخت کردن شعله ای این امکان را فراهم می سازد که قطعه از مواد ارزانتری ساخته شده و لذا هزینه کلی ساخت قطعه  کاهش یابد . این فرآیند موجب می شود که همان مجموعه خواص سایشی _ ضربه ای فولاد آلیاژی به فولادهای ارزانتر داده شود . در چنین شرایطی بدون اینکه در سطح قطعه اکسایش و یا کربن زدایی رخ دهد ، می توان قطعه مورد نظر را عملیات حرارتی کرد و لذا هزینه های سنگین تمیز کاری حذف شود .

متالوژي پودر

متالوژي پودر

تاريخچه متالوژي پودر

تولید قطعات با پودربه بیش از پنج هزار سال پیش می رسد ، هم اکنون ستون آهنی با وزنی حدود شش تن در شهر دهلی هندوستان وجود دارد که  در هزار و ششصد سال پیش به همین طریقه (متالورژی پودر)  تهیه شده است .

در اواخر قرن هیجدهم ولاستون کشف کرد که می توان پودر فلز پلاتین را (که در طبیعت به صورت آزاد شناخته شده بود) پس از تراکم و حرارت دادن ، در حالت گرم با چکش کاری به بلوک تبدیل کرد . ولاستون جزییات متد خود رادر سال 1829 ، منتشر کرد و اهمیت فاکتورهایی نظیر اندازه دانه ها ، متراکم کردن پودر باوزن مخصوص بالا و اکتیویته سطحی و غیره ... را توضیح داد.

همزمان با ولاستون و به طور جداگانه متالورژیست برجسته روسی پیوتر زابولفسکی در سال 1826 ، از این روش برای ساختن سکه ها و نشان ها از جنس پلاتین ، استفاده کرد.

در نیمه قرن نوزدهم ، متخصصین متالورژی به روش های ذوب فلزات با نقطه ذوب بالا دست یافتند و همین مساله باعث شد که مجددا استفاده از متالورژی پودر محدود شود هر چند تقاضا برای تولید قطعاتی مانند تنگستن از طریق متالورژی پودر ادامه یافت .

آموزش جوش آلومنیوم با برق

آلومنییوم فلزی سفید رنگ است ، قابلیتهدایت الکتریکی وحرارتی آلومنییوم زیاد بوده و در مجاورت هوا قشری به نام اکسیدآلومینیوم روی آن را می پوشاند. که ضخامت آن 002/0 میلیمتر می باشد. و آلومینیوم رادر مقابل بسیاری از گازها و مایعات محافظت می کند.
درجه ذوب آلومینیوم C 658 سانتیگراد است ، درجه ذوب اکسید آلومینیوم در حدود 2000 درجه سانتی گراد می باشد. برای بر طرف کردن این اکسید که مانع عمل جوش کاری می باشد از پوشش هائی که تولیدسربارهای مخصوص می نماید استفاده می کنند وگرد آلومینیوم یا گرد جوشکاری آلومینیومبر طرف کننده قشر اکسید شده و کثافات سطحی می باشد.

انتخاب الکترود برای جوشکاری آلومینیوم با برق

الکترودهائی که برایجوشکاری آلومینیوم استفاده می شود دارای پوشش ضخیم بوده و جنس آن حدود 95% آلومینیوم و 5% سیلیسیوم می باشد . قطر الکترود را مناسب با ضخامت قطعه کار بایدانتخاب کرد. چون پوشش الکترود رطوبت را جذب می کند باید آن را حتماً درمحل خشکنگهداری کرد. الکترودهای مرطوب را می توان در درجه حرارت 200 درجه سانتی گراد خشککرد. زاویه الکترود نسبت به قطعه کار در جوش آلومینیوم حدود 45 درجه می باشد. برایایجاد قوس الکترود و کار، نوک الکترود و کار را باید با برس سیمی یا کاغذ سمبادهتمیز کرد.

طریقه جوشکاری آلومینیوم با برق

آشنائی با جوشکاری مقاومتی

کلیه جوش های مقاومتی بر این اساس استوارند که وقتی یک جریان الکتریکی بخواهد از فلزی عبور کند, مقاومت فلزدر برابر عبور این جریان , آن را گرم خواهد کرد. با اعمال جریان کافی ، دمای ایجاد شده در فلز به حدی می رسد که باعث ذوب آن گردیده و جوشکاری را ممکن می سازد.

اصطلاح"جوشکاری مقاومتی "شامل روشهای گوناگونی بوده و تحت اسامی مختلفی از جمله :

جوشکاری سر به سر فشاری، سر به سر لحظه ای ,درز جوش,نقطه جوش برجسته,نقطه جوش خازنی,جوش مقاومتی از نوع پینی,جوش مقاومتی به کمک ورقه نازک فلزی و...ارائه می گردد.برخی از این اسامی , نام های داده شده از طرف انجمن آمریکائی جوشکاری بوده و بقیه مربوط به اصطلاحاتی است که در کارگاههای جوشکاری به آنها داده شده است.

ماشين كاري با جت آب (water get machining – whm)

از آب براي برش استفاده مي شود. آب با فشار زياد در حدود 4000-2000 بار در يك مسير پيوسته وارد منطقه ماشينكاري مي شود كه در اينجا عمل براده برداري توسط كار مكانيكي است زيرا آب بطور مكانيكي بيرون مي آيد. آب به عنوان ابزار برش استفاده مي گردد. آب بعنوان ابزار برش در مسير پيوسته و كنترل شده اي از نازل با مجراي ريز با سرعت معادل سه برابر سرعت صوت و فشار 2000 تا 4000 بار خارج مي شود و به قطعه كار وارد مي شود .

فرايند برش با آب خالص براي مواد با استحكام كم مثل كاغذ فايبر گلاس و مقوا بكار مي رود به اين روش ماشينكاري هيدروديناميك يا برش با ماايع گفته مي شود.

موقعي ك نيروي موضعي ذره اي سيال از مقاومت پيوندهاي ريز ساختار ماده بيشتر باشد باعث جدائي اتمها مولكولهاي ماده گرديده و سايندگي يا برش تحقق مي يابد.

بازرسی بر مبنای ریسک                                RISK BASED INSPECTION

مقدمه

امروزه محاسبه ریسک و بکارگیری نتایج ارزیابی ریسک ابعاد گوناگونی یافته است. کاربرد ریسک بسیار گسترده شده و در بسیاری از حوزه ها- چه فنی و چه غیر فنی- بکار می رود. روش بازرسی بر مبنای ریسک یا RBI از اوائل دهه 90 برای پاسخ به نیاز صنعت نفت، گاز و پتروشیمی جهت مدیریت ریسک و اولویت بندی تجهیزات بر اساس میزان ریسک آنها بسط یافت. به منظور وارد کردن روش RBI به ایالات متحده، گروهی از شرکتهای نفتی عضو API به عنوان حامی با به خدمت گرفتن یک شرکت اروپایی سند API 581 را در سال 2000ارائه  كردند.

RBI چیست؟

 RBI ابزاری مدیریتی است که برای تشخیص و اولویت بندی ریسک های مربوط به وسایل تحت فشار و ارائه برنامه بازرسی بر اساس ریسک های محاسبه شده بکار می رود. بطور خلاصه در روش RBI در ابتدا میزان احتمال و نتیجه از کارافتادگی وسائل تحت فشار محاسبه شده و از ضرب این دو فاکتور (یعنی احتمال و نتیجه) میزان ریسک بدست می آید.  سپس بر اساس اندازه ریسک های بدست آمده، وسائل اولویت بندی شده و برنامه بازرسی برای آنها تعریف می گردد. در این برنامه بر خلاف برنامه های سنتی بازرسی، فاصله زمانی ثابتی برای بازرسی وسائل تعریف نمی شود بلکه هر وسیله ای فاصله زمانی و روش جداگانه ای جهت بازرسی دارد. در واقع با این کار می توان از بازرسی های مکرر اجتناب کرد و در عوض امکانات و توانمندی های بازرسی را بر روی وسائل با ریسک بالاتر متمرکز نمود.

روش های ارزیابی ریسک

جهت ارزیابی ریسک سه روش در API 580 و API 581 ذکر شده است:

1.         روش کیفی (Qualitative Approach)

2.         روش کمی (Quantitative Approach)

3.         روش نیمه کمی (Semi-Quantitative Approach)

 تفاوت عمده این روش ها در کمیت و کیفیت داده های ورودی و نتایج خروجی می باشد.

روش کیفی (Qualitative Approach)

داده های ورودی در روش کیفی بر اساس اطلاعات توصیفی با استفاده از تجربه و کارشناسی مهندسان می باشد. ورودی اطلاعات در این روش غالباً به صورت محدوده هایی از داده ها بجای اعداد دقیق است. نتایج، عموماًبه صورت کیفی داده می شود.

روش کمی (Quantitative Approach)

آنالیز کمی ریسک از مدلهای منطقی (Logic) برای ترسیم ترکیب رویدادهای منجر به حوادث شدید و نیز از مدلهای فیزیکی مبین پیشرفت حوادث و انتقال مواد خطرناک به محیط استفاده می کند. نتایج حاصله از روش کمی ارزیابی RBI عمدتاً به صورت اعداد ریسک (مثلاً هزینه بر سال) بیان می گردد. بنابراین وجه تمایز روش کمی و کیفی در میزان داده های ورودی و دقت این داده ها و دقت نتایج خروجی می باشد.

روش نیمه کمی (Semi-Quantitative Approach)

روش نیمه کمی تا حدودی از مزایای دو روش قبل بهره مند است یعنی تقریباً از سرعت روش کیفی و دقت روش کمی استفاده می کند. در ادامه، این روش با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار میگيرد.

کلیات

روش کیفی آنالیز ریسک همانند روش کمی است با این تفاوت که در روش کیفی به جزئیات و زمان کمتری جهت ارزیابی نیاز است، البته نتایج بدست آمده نیز از دقت کمتری برخوردار می باشد. اگرچه این نتایج به اندازه آنالیز کمی با ارزش نیست اما اساس اولویت بندی برنامه

RBI می باشد. آنالیز کمی در سه سطح قابل اجراست:

1- یک واحد عملیاتی مانند واحد فرآورش نفت خام (بیش از 150 وسیله بزرگ)

2- یک ناحیه بزرگ یا بخشی از یک واحد عملیاتی مانند بخش تقطیر در خلاء واحد فرآورش نفت خام (20 تا 150 تجهیز بزرگ)

3- یک سیستم مانند هیتر اتمسفری شامل مبدلهای پیش گرم کن خوراک و پمپها (5 تا 20 تجهیز بزرگ)

روش کیفی RBI که در API 581 بیان شده است با این فلسفه ارائه شده که یک واحد پالایشگاهی را در عرض چند ساعت مورد ارزیابی قرار دهد. با استفاده از روش کیفی RBI سه کار را می توان انجام داد:

1- آنالیز واحدهای درون سایت، بدین منظور که سطح آنالیز مورد نیاز، تعیین شده و فوائد آنالیز بیشتر بوسیله تکنیک های کمی یا روشهای دیگر آشکار گردد.

2- رتبه بندی ریسک واحدها و اختصاص مکانی به آنها در ماتریس ریسک.

3- تعیین مناطقی از کارخانه که برنامه های بازرسی بیشتری نیازمند است.

در آنالیز کیفی دسته ای به عنوان " دسته احتمال از کارافتادگی" و دسته ای به عنوان " دسته نتیجه از کارافتادگی" محاسبه شده و با ترکیب آنها میزان ریسک بدست می آید و مکانی در ماتریس ریسک به آن اختصاص می یابد

دسته احتمال (Likelihood Category)

شش فاکتوری که دسته احتمال را می سازد در جدول 2 آمده است. به منظور اختصاص دسته احتمال یا    (Likelihood Category) که 5 دسته به شماره های 1 تا 5 می باشد باید ابتدا فاکتور احتمال را محاسبه کرد. به منظور محاسبه فاکتور احتمال باید به هر کدام از 6 فاکتور موجود عددی اختصاص داد. مبنای اختصاص این عدد ضمیمه الف از API 581 است. پس از اختصاص 6 عدد به 6 فاکتور مذکور باید آنها را با هم جمع کرد تا فاکتور احتمال بدست آید. سپس مطابق با جدولی خاص دسته احتمال معین می شود.

همانگونه که گفته شد از جمع شش فاکتور فوق یک فاکتور کلی بدست می آید که قابل تبدیل به دسته احتمال است. با توجه به حجم زیاد مطالبی که برای محاسبه فاکتورهای فوق در ضمیمه الف API 581 آمده است در اینجا فقط دو فاکتور اول یعنی EF و DF به عنوان نمونه آورده می شود:

محاسبه فاکتور وسیله یا EF

- اگر یک واحد عملیاتی کامل ارزیابی می شود :

 (بیش از 150 تجهیز بزرگ)EF=15

- اگر یک بخش بزرگ از یک واحد عملیاتی ارزیابی می شود :

(بین 20 تا 150 تجهیز بزرگ)EF=5

- اگر یک سیستم ارزیابی می شود :

 (بین 5 تا 20 تجهیز بزرگ) EF=0

محاسبه فاکتور تخریب یا DF

- اگر مکانیزم های تخریب فعالی وجود دارد که می تواند باعث ترک خوردن توام با خوردگی در فولادهای کربنی یا کم آلیاژ شود، DF1=5

- اگر پتانسیلی برای از کارافتادگی شکننده فاجعه آمیز از جمله برای فولادهای کربنی در اثر عملیات در دمای پایین، یا تردی تمپر یا استفاده از موادی که در آزمایش ضربه مناسب تشخیص داده نشده اند، وجود داشته باشد، DF2=4

- اگر مناطقی در واحد وجود داشته باشد که از کارافتادگی در اثر خستگی مکانیکی یا حرارتی اتفاق افتاده باشد و احتمالاً مکانیزم خستگی هنوز فعال باشد، DF3=4

- اگر حمله هیدروژنی در دمای بالا وجود داشته باشد، DF4=3

- اگر ترک خوردن توام با خوردگی در فولادهای زنگ نزن آستنیتی در اثر فرایند وجود داشته باشد، DF5=3

- اگر خوردگی موضعی اتفاق می افتد، DF6=3

- اگر خوردگی عمومی اتفاق می افتد، DF7=2

- اگر مشخص شده که خزش در فرایندهای دمای بالا اتفاق می افتد، از جمله در کوره ها و هیترها، DF8=1

- اگر زوال مواد با مکانیزه هایی مانند تشکیل فاز سیگما، کربوریزاسیون و غیره اتفاق می افتد، DF9=1

- اگر مکانیزم های تخریب فعال دیگری مشخص شده است، DF10=1

- اگر مکانیزم های تخریب بالقوه در واحد عملیاتی، ارزیابی نشده و بصورت دوره ای توسط یک مهندس مواد شایسته مورد بازنگری قرار نگرفته است، DF11=10

فاکتور کلی تخریب از مجموع فاکتورهای فوق تا حداکثر 20 بدست می آید.

دسته نتیجه (Consequence Category)

دو خطر با القوه عمده در عملیات پالایشگاه یا پتروشیمی وجود دارد: الف: ریسک های آتش سوزی و انفجار و ب: ریسک میزان سمی بودن. این خطرات می توانند باعث تخریب شوند و یا به سلامتی انسان لطمه وارد کنند. فاکتور تخریب (Damage Factor) و فاکتور سلامتی (Health Factor) معمولاً برای هر ماده شیمیایی ارائه می شود. با این حال، بسیاری از مواد شیمیایی یک ریسک غالب دارند (یا آتش سوزی و انفجار یا سمی بودن). بنابراین اگر ریسک غالب برای یک ماده شیمایی ویژه شناخته شود، ضروری است که این فاکتور فقط برای آن ریسک معین شود و برای هر دو لازم نیست. بدترین حالت برای تعیین رتبه بندی کیفی ریسک به کار می رود. توجه کنید که اگر یک ماده شیمیایی خصوصیت اشتعال پذیر نداشته باشد، می توان از فاکتور تخریب صرفنظر کرد اگر واضح است که هیچ خطر مسمومیتی وجود ندارد، فاکتور سمی بودن می تواند مورد چشم پوشی واقع گردد. اگر چندین ماده شیمیایی با درصدهای نسبتاً زیادی در منطقه وجود دارد، کاربر باید آزمایش را چندین بار انجام دهد. هر بار برای یکی از مواد شیمیایی موجود با درصد نسبتاً زیاد. طبق یک قاعده سرانگشتی مواد شیمیایی با نتیجه وخیم برای سلامتی، به علاوه آنهائی که حداقل 90 تا 95% جرم کلی مواد شیمیایی ناحیه را اشغال کرده اند باید مرور و ارزیابی شوند.

1. دسته نتیجه تخریب (Damage Consequence Category)

این دسته از ترکیبی از عناصری که میزان خطر آتش سوزی یا انفجار را تعیین می کنند مشتق می شود. در API 581 هفت فاکتور طبق جدول 4 برای تعیین دسته نتیجه تخریب ارائه شده است. برای مشخص کردن دسته نتیجه تخریب باید ابتدا فاکتور تخریب را مشخص کرد. این فاکتور از مجموع هفت فاکتور مذکور بدست می آید. عددی که به هر کدام از این هفت فاکتور اختصاص می یابد بر اساس شرایطی است که در ضمیمه الف API 581 ذکر شده است. پس از بدست آوردن فاکتور تخریب باید دسته خرابی را معین کرد.

2. دسته نتیجه سلامتی(Damage Consequence Category)

برای بدست آوردن دسته نتیجه سلامتی باید از مجموع چهار فاکتور جدول 6 (مطابق با ضمیمه الف API 581 بدست می آید)، فاکتور نتیجه سلامتی را بدست آورد آنگاه به دسته نتیجه سلامتی تبدیل کرد.

با توجه به موارد مطرح شده ی فوق، یک حرف (A, B, C, D or E) برای دسته نتیجه تخریب یک حرف برای نتیجه سلامتی بدست می آید. با توجه به اینکه حرف A مبین بهترین و حرف E نشاندهنده ی بدترین شرایط است بنابراین از بین دو حرف بدست آمده  باید حرف مبین شرایط بدتر انتخاب گردد.

ماتریس ریسک

با داشتن دسته احتمال از کارافتادگی و دسته نتیجه از کارفتادگی می توان جایگاه ریسک سیستم مورد مطالعه را در ماتریس 5×5  ریسک مشخص نمود. این ماتریس دارای چهار ناحیه می باشد.

وقتی نتایج ارزیابی همه واحدها یا سیستم ها روی ماتریس مشخص شد، می توان واحدها را بر اساس ریسک های بدست آمده طبقه بندی نمود و نیاز یا عدم نیاز به ارزیابی بیشتر و میزان فوریت آن ارزیابی را مشخص نمود.

Risk Matrix

تشخیص نواحی مورد نظر جهت بازرسی

نتایج ماتریس ریسک می تواند برای مشخص کردن نواحی بالقوه خطرناک به کار رفته و تصمیم گرفته شود که کدام قسمت از واحد فرایند نیازمند بیشترین توجه از نظر بازرسی یا روش های دیگر کاهش ریسک می باشد. این ماتریس همچنین می تواند نشان دهد که آیا یک مطالعه کاملاً کمی مطلوب است یا خیر.

نسخه 2008 استاندارد API 581

در سپتامبر 2008 کمیته API نسخه دوم استاندارد API 581 را منتشر نمود. در ویرایش جدید، نوع استاندارد از BRD به RP و نام آن به RBI Technology تغییر یافته است؛ علت آن هم تاکید بر این واقعیت است که اجرای موفق یک پروژه RBI علاوه بر یک دستورالعمل استاندارد، نیازمند یک فن آوری کارآمد، شامل بهترین رویه های عملکرد (Industrial Best Practices) نيز می باشد. در نسخه دوم استاندارد علاوه بر تصحیح بعضی از ایرادات نسخه اولیه، تغییراتی نیز در نحوه محاسبه توابع ریسک و همچنین محاسبه احتمال و پیامد ازکارافتادگی اعمال گردیده است. مهم ترین این تغییرات، در نظر گرفتن فاکتور زمان در محاسبه ریسک و در نتیجه متغیّر بودن ریسک با زمان می باشد. همچنین بر خلاف نسخه اولیه استاندارد که یک روش واحد برای محاسبه احتمال و پیامد ازکارافتادگی همه تجهیزات ارائه گردیده بود، در نسخه جدید برای تجهیزاتی نظیر باندِل مبدّل های حرارتی، شیرهای اطمینان و مخازن ذخیره اتمسفری دستورالعمل جداگانه ای جهت محاسبه احتمال و پیامد ازکارافتادگی ارائه گردیده است.

وضعیت دانش فنی RBI در سطح بین المللی

تا کنون تعدادي از شرکت هاي نفتي دنیا اقدام به تولید و عرضه نرم افزارهاي RBI نموده اند. از نظر فنی، این محصولات اکثراً بر اساس اطلاعات کلی متداول در صنایع نفت و گاز و دیگر فاکتورهای معمول خطرساز در تاسیسات شرکت سازنده خود تهیه شده اند. به همین دلیل و با هدف کاهش حجم اطلاعات مورد نیاز برای آنالیز ریسک کمّی، نحوه محاسبه پارامترهای احتمال و پیامد ازکارافتادگی بعضاً تا حد زیادی ساده سازی شده اند، تا جایی که انستیتو نفت آمریکا (API) از این نرم افزارها تحت عنوان Black Box Approach یاد می کند. این در حالی است که طبقه بندي تجهيزات بر مبناي ريسک آنها کاري حساس و نيازمند محاسبه واقع بينانه و موشکافانه ريسک بر اساس اطلاعات بومي تاسیسات نفتی داخل کشور مي باشد. بدین منظور، در تهیه نرم افزار Risk Master علاوه بر بهره گیری از دستورالعمل های استاندارد API، با توجه به شرایط خاص بهره برداری از تاسیسات نفت و گاز کشور، ترکیب سیالات هیدروکربنی خوراک این تاسیسات، نحوه مدیریت و نگهداری این تجهیزات، و فرهنگ بازرسی و تعمیرات آنها، ضرایبی جهت اعمال این متغیرها در آنالیز ریسک در نظر گرفته شده است.

 نویسنده : هاشم نیکنام

پيشگفتار  

ASME Sec. IX  یک کتابچه راهنما برای چگونه انجام دادن¹ نیست بلکه مجموعه ای از حداقل الزامات است.  این کد، آگاهانه تمام جنبه های جوشکاری را پوشش نمی دهد (پارامترهای بسیار زیادی در تائید صلاحیت دستورالعمل جوشکاری و جوشکاران وجود دارد که بیان تمامی آنها در یک کد بسیار دشوار و شاید نشدنی باشد) بلکه با قائل شدن انعطاف برای کاربر کد²، قواعدش را معمولا در حالت کلی بیان کرده است. در فعالیتهای مهندسی بنا بر الزامات و شرایط گاهی پیش می آید به موضوعی بر می­خوریم که به صورت شفاف در کد بیان نگردیده است که در این صورت باید یا به تفسیر³ کد استناد کرد و یا از قضاوت مهندسی⁴ و تجارب مهندسی موجود⁵ بهره جست. نگارنده در این نوشتار ضمن بیان برخی از این موضوعات، تلاش خواهد کرد با محور قرار دادن کد ASME Sec. IX و با کمک گرفتن از تجربیات شخصی و منابعی مانند سایتهای اینترنتی معتبر و برخی از کتابهای مرتبط، به بررسی آن موضوع در قالب پرسش و پاسخی فرضی بپردازد.

بایسته است توجه خوانندگان گرامی را به دو نکنه جلب کنم:

نخست آنکه در متن هر جا از واژه کد استفاده شده است به منظور اشاره به ASME Sec. IX  است. کد ساخت (Construction Code) اشاره به کد ساخت تجهیز مانند Section VIII Div 1 یا B  31.1 یا ... دارد.

دوم آنکه ویرایش (سال انتشار) کد یا استانداردی که در متن آمده است، در بخش مراجع درج شده است. بدین ترتیب در متن هر جا به بندی از استاندارد یا کد اشاره شده است، خواننده باید به آن ویرایش مراجعه نماید زیرا ممکن است در ویرایش دیگری شماره بند مورد اشاره تغییر یافته باشد و یا حتی آن موضوع وجود نداشته باشد. یادآور می گردد تلاش بر این بوده تا همواره از آخرین ویرایش کد یا استاندارد استفاده شود مگر در مواردی که به دلایل مختلف دسترسی به آن وجود نداشته است.

کامران خداپرستي

تهران- اسفندماه 1390

kkhodaparasti@yahoo.com

بسياری اوقات با توجه به محدوديتهای اجرايی لازم است تا بسياری سازه ها و تجهيزات را قبل از گالوانيزه کردن جوشکاری کرد. برای دستيابی به يک پوشش گالوانيزه گرم با کيفيت مناسب روی قسمتهای جوشکاری شده بايد دو نگته مهم را قبل از اجرای گالوانيزه در نظر داشت:

۱- ترکيب شيميايی فلز جوش:

در صورتيکه در ترکيب شيميايی فلز جوش و فلز پايه اختلافی وجود داشته باشد٫ ميتواند باعث افزايش ضخامت پوشش گالوانيزه روی سطح جوش شود. مهمترين تفاوت در ترکيب شيميايی ايندو٫ مقدار سيليکون موجود در فلز جوش است. وجود سيليکون بيش از حد در فلز جوش يا فلز پايه باعث تسريع در تشکيل و رشد لايه های بين فلزی آهن-روی و در نتيجه افزايش ضخامت و حجم پوشش در اين ناحيه ميگردد (شکل زير). بدليل اينکه در بعضی فلزات جوش حدود ۱٪ سيليکون وجود دارد٫ تفاوت بين ضخامت پوشش ناحيه جوش با ساير نقاط قطعه قابل توجه خواهد بود. هنگامی که سازه جوشکاری شده درون وان روی مذاب غوطه ور شده و مدت زمان کافی جهت دستيابی به حداقل ضخامت پوشش مورد نياز٫ نگهدارشته ميشود٫ ضخامت پوشش در نواحی پر سيليکون ميتواند دو تا پنج برابر ضخامت پوشش در نواحی اطراف آن گردد. اين پوشش ضخيم را ميتوان از ظاهر آن تشخيص داد. اين موضوع باعث افزايش احتمال آسيب ديدگی پوشش در نواحی جوش ميگردد.

در فرآيندهای جوشکاری معمول مانند قوس دستی٫ زير پودری و قوس با الکترود مغزه دار٫ الکترودها و فلزات جوشی وجود دارد که مانع از رشد بيش از حد پوشش روی سطح جوش ميگردند. لذا در انتخاب فلز جوش و اطمينان از کم بودن مقدار سيليکون آن در اين موارد بايد دقت شود.

۲- تميزی ناحيه جوش:

هنگامی که يک سازه جوشکاری شدهگالوانيزه گرم ميگردد٫ تميزی ناحيه جوش تاثير قابل توجهی بر کيفيت پوشش در ناحيه جوش دارد. ناحيه جوش بايد قبل از گالوانيزه گرم کاملا از فلاکس و سرباره (گل جوش) پاکسازی شود. چرا که حضور اين مواد از چسبندگی پوشش به سطح جلوگيری ميکنند. فلاکس و سرباره جوش در مواد و اسيدهای شوينده ای که قبل از عمليات گالوانيزه گرم برای تميزکاری قطعات استفاده ميشوند حل نميشود و بايد با روشهای ديگری پاکسازی شوند. اين مواد را ميتوان با برس سيمی٫ تميزکاری با شعله٫ چکش زنی٫ ماشينکاری و يا بلاست حذف نمود.

عيوب سطحی جوش نيز ميتواند باعث تخريب کيفيت پوشش شود. حفره های سطحی و انتهايی و ترکهايی که دهانه آنها کمتر از ۵/۲ ميليمتر باشد از نفوذ روی مذاب بدرون خود جلوگيری کرده و باعث ايجاد سطوح گالوانيزه نشده ميگردند. اين موضوع بدليل ويسکوزيته روی مذاب در دمای گالوانيزه گرم اتفاق ميافتد که امکان ورود به شيارهايی با دهانه کمتر از ۵/۲ ميليمتر را ندارد. اين سطوح گالوانيزه نشده در اثر ورود و حبس محلولهای اسيد شويی مورد استفاده قبل از گالوانيزه و يا رطوبت اکسيد شده و اين اکسيد روی سطح پوشش ظاهر شده و ظاهر و کيفيت پوشش را تخريب ميکند.

منبع: مجموعه اطلاعات فنی گالوانيزه گرم

پسگرمی کل جوش و یا فقط یک قسمت از آن برای بدست آوردن یک یا تمامی اهداف زیر انجام می شود: 
1 – تنش زدایی 
2 – افزایش چقرمگی 
3 – افزایش استحکام 
4 – افزایش مقاومت خوردگی 
5 – زدودن کار سرد 
عملیات حرارتی گوناگونی وجود دارند که با تغییرات فوق مرتبط بوده و به نامهای : 
 الف – عملیات حرارتی تنش زدایی 
 ب – آنیله کردن یا تابانیدن 
 ج – نرمالیزه کردن 
 د – سخت کردن 
 ﻫ - آب دادن یا تمپره کردن 
 و – آستمپره کردن 
 ز – مارتمپره کردن خوانده می شوند .
 اختلاف بین این عملیات حرارتی عموما به دمای بکار گرفته شده و یا روش سرد کردن مربوط می گردد.  دماهای عملیات حرارتی تنش زدایی زیر حد بحرانی فولاد است در حالیکه دماهای لازم برای آنیله کردن ، نرمالیزه کردن و سخت کردن همیشه بالای حد بحرانی می باشند . شاید یک مورد استثناء برای این وجود داشته باشد . عمل نرم کردن گاهی در دمای درست زیر حد بحرانی انجام می شود که به آن ((آنیله زیر بحرانی )) یا آنیله تمپره ای می گویند . گاهی دو عمل حرارتی برای یک منظور خاص بکار گرفته می شود. انتخاب صحیح روش عملیات حرارتی نیازمند بررسی عوامل متعددی نظیر نوع فولاد ، شرایط ایجاد تنش در جوش و ساختار ناحیه گرما دیده می باشد .  
1-3) عملیات حرارتی تنش زدایی 
عملیات حرارتی تنش زدایی عبارت است از گرم کردن یکنواخت یک سازه تا دمای مناسب زیر حد بحرانی و سپس سرد کردن یکنواخت آن است . معمولا عملیات حرارتی در محدوده دمای بحرانی ناگوار هستند و به همین علت تنش زدایی در بیشتر موارد زیر حد بحرانی انجام می گیرد. 
تصمیم تنش زدایی یک جوش بر اساس مقررات استاندارد  (( دیگهای بخار و ظروف تحت فشار )) که توسط انجمن مهندسان آمریکا تنظیم می شود اخذ می گردد . مقررات این استاندارد شرایط مواد ، ترکیب شیمیایی ، ضخامت و موارد لزوم تنش زدایی بعد از جوشکاری را تعریف می کند. 
دمای تنش زدایی برای فولادهای معمولی و کم آلیاژ که جوشکاری می شوند در محدوده 900 – 1250 f  می باشد که پایین تر از حد بحرانی است. 
مدت دمای تنش زدایی فولاد معمولا برای هر اینچ ضخامت یک ساعت است ، اگر چه مدت لازم برای 1000f طولانی تر از زمان مورد نیاز برای 1100f است . برای قطعات پیشگرم شده اغلب تنش زدایی لازم می شود . قطعات پیچیده یا فولادهایی که میل زیادی به ترک خوردن دارند باید بلافاصله پس از جوشکاری و قبل از سرد شدن تا دمای پیشگرمی ، در کوره های تنش زدایی قرار بگیرند . اگر چه عملیات تنش زدایی فقط بخاطر از بین بردن تنش ها بکار می روند و تغییرات ساختاری فولاد از آن انتظار نمی رود ولی با این حال تأثیرات عمومی 
عملیات حرارتی تنش زدایی بصورت های زیر می باشند : 
1 – بازیابی  Recovery  
2 – توقف Relaxation  
3 – تمپره کردن ( از بین بردن نواحی سخت )  Tempering  
4 – تبلور مجدد Recrystallization  
5 – کروی کردن  Spheroidizing   
اثر اول عمومی است ؛ اثر دوم هنگامی ایجاد می شود که تنش زدایی در دمای بالا و بمدت کافی انجام بگیرد ؛ اثر سوم فقط موقعی بدست می آید که در اثر جوشکاری نواحی سخت بوجود آمده باشند و دو اثر آخر در جوشکاری کم اهمیت هستند. 
سازه های جوش شده چه هنگام جوشکاری مهار شده  و چه آزاد بوده باشند در آستانه تنش تسلیم دارای تنشهای باقیمانده هستند ، این تنشها قادر می باشند اشکالاتی در جوش بوجود بیاورند . البته احتمال پدید آمدن این اشکالات به ترکیب شیمیایی فولاد ، روش جوشکاری ، طرح جوش و شرایط بهره برداری و غیره بستگی دارد . با این وصف از بین بردن این تنشها فواید زیر را در پی خواهد داشت.  
- به حداقل رسانیدن احتمال گسترش خرابی ، مخصوصا در مواردی که چقرمگی بالایی مورد نیاز باشد. 
- پایداری بیشتر ابعاد 
- مقاومت فراوان در مقابل خوردگی ، مخصوصا ترک خوردگی تنشی(  SCC ) 
از بین بردن این تنشهای باقیمانده و تنشهای واکنش در جوش چقدر اهمیت دارد ؟ لازم است این تنشها به صفر برسند، و آیاممکن است که یک جوش کاملا از تنش آزاد شود ؟  
جوشها در اثر انقباض ناشی از جوشکاری دارای تنش های چند محوره می باشند ، در بررسی و تحلیل احتمال شکست  ترد این تنشها اهمیت زیادی دارند . عوامل دیگری نظیر چقرمگی فولاد ، احتمال ایجاد شیار در طراحی جوش ، ماهیت تنشهایی که در اثر بارهای مختلف در حین بهره برداری ایجاد می شوند ، و دماهایی که این بارها در آن وارد می آیند در این بررسی نقش دارند . لازم است یک فرمول عملی و تجربی برای محاسبه و برآورد میزان اهمیت این عوامل در پدیده شکست ترد بدست آید. 
تصمیم آزاد سازی تنشها در جوش عموما بر اساس تجربه بوده و از اطلاعات بدست آمده از آزمایشات چقرمگی ، تیزی و مقدار شیار و میزان تنشهای باقیمانده حاصل می گردد. 
پایداری بعدی در یک جوش مستقیما از تنشهایی که در قطعه محبوس مانده باشد متأثر می شود. هنگامی که یک جوش در عین حال که در زیر تنشهای باقیمانده قرار دارد تراشیده شود پخش مجدد تنشها و انقباض جوش رخ می دهد . تراشکار نمی تواند مطمئن باشد که در جهت درستی تراشکاری می کند یا نه ، چون جوش همزمان با تراش قطعه به انقباض خود ادامه می دهد . تنش زدایی جوش قبل از ماشینکاری باعث می شود که قطعه از نظر شکل پایدار بماند و ابعاد آن هنگام ماشینکاری تغییر نکند. 
تنشها باید تا چه حد پایینی آزاد شوند تا پایداری اندازه ها تأمین شود ؟ میزان مجاز تنش باقیمانده در مرحله اول به مقدار فلزی که باید تراشیده شود ، محل آن نسبت به ناحیه تنش دار و اختلاف مجاز در اندازه های نهایی بستگی دارد. 
بسیاری از فلزات و آلیاژها در معرض ترک خوردگی تنشی قرار دارند . فولاد از این امر مستثنی نمی باشد . این نوع خرابی خوردگی در فولاد را شکنندگی سوز آور می نامند . تغییر ماهیت محیط خورنده یا کاهش تنش می تواند احتمال ترک خوردگی تنشی را از بین ببرد . 
اغلب تنش باقیمانده خیلی زیاد در نزدیکی جوش باعث افزایش حد شرایط ایجاد ترک می گردد و کاهش این تنش ها بوسیله عملیات حرارتی تنش زدایی برای از بین بردن احتمال ایجاد ترک کافی می باشد. 
در روی جوشها اکثرا کار سرد انجام می شود و مهندس جوش یا ناظر از آن بی اطلاع می ماند . این نوع کار سرد معمولا در اثر خمش سرد یا چکش کاری اتصال در هنگام جفت کردن و ترتز بوجود می آید. 
2-3) بازیافت  
اولین تأثیری که باید هنگام افزایش دما در عملیات حرارتی تنش زدایی حاصل شود بازیافت است . دما بطور یکنواخت افزایش داده می شود تا کلیه قسمتهای سازه در تمام مدت تا حد امکان هم دما باشند تا از ایجاد تنشهای حرارتی جلوگیری گردد .هر چه دما از اولین 400Fمی گذرد تغییر قابل ملاحظه ای در ساختار دانه بندی رخ نمی دهد و لذا تنشهای انقباضی کمی کاهش می یابند . این کاهش به علت پدیده ای بنام (( بازیافت )) اتفاق می افتد . این یک قانون کلی است که هنگام افزایش دمای یک ماده ، تنشهای داخلی آن کاهش پیدا می کند. 
چون مقاومت تسلیم فولاد در 400F از مقدار آن در دمای محیط بیشتر می باشد لذا علت کاهش تنشهای داخلی بخاطر کاهش مقاومت تسلیم فولاد نیست . بازیافت همچنین باعث تغییراتی در خواص مغناطیسی و الکتریکی می شود و به نظر می رسد با افزایش دمای فولاد ، حرکات ویژه ای بین اتمها و الکترونهای آن ایجاد می شود که باعث کم شدن تنشهای داخلی می گردد. 
3 – 3 ) توقف  
با افزایش دمای جوش تا 1200F  یا بالاتر توقف اتفاق می افتد و در آن تنشها به آرامی و به طور کامل آزاد می شوند . یک میله فولادی درز هنگام جوشکاری در داخل یک چهار چوب در دمای محیط تا تنش تسلیم کشیده می شود. اتم ها به موازات بار و عمود بر جهت تنش به همدیگر نزدیک می گردند . مقاومت تسلیم فولاد در دمای 1200F  نسبت به مقدار آن در دمای محیط خیلی کم است و این به آن معنی است که اتمها دیگر قادر به تحمل تنش نبوده و اجبارا به همدیگر نزدیک می شوند و با فاصله های مساوی همانند کریستالی که از تنش آزاد باشد آرایش می گیرند . در این حالت مقاومت تسلیم فولاد از تنشی که به آن وارد می گردد کمتر است و تا زمانیکه مقدار تنش ( فشاری یا کششی ) با مقاومت تسلیم فلز در دمای 1200F برابر نشده باشد بطور پلاستیک کرنش خواهد کرد.  
عملیات حرارتی تنش زدایی اتمها را قادر می سازد تا به حالت با فاصله های مساوی برگشته و تنشها را آزاد کند. 
تنش تا زمانیکه اتم ها دیگر کرنش نکنند کاهش می یابد . اتم های فولاد در دمای محیط تنش هایی به بزرگی تنش تسلیم را می توانند تحمل کنند . در دمای 1200Fاتمها فقط در صورتی قادر خواهند بود که مقدار تنش قابل توجهی را بدون کرنش تحمل نمایند که مدت اعمال تنش کوتاه باشد . به عبارت روشن تر ، اتم ها بطور مداوم و تحت هر تنشی جابجا می شوند . حرکت در دمای محیط بقدری کند است که با گذشت صدها سال نیز قابل تشخیص نیست ، ولی در دمای 1200F حرکت اتم ها ضرورتا از آن نوعی نیست که بررسی کرده ایم ولی ممکن است بصورت حرکت در مرز دانه بندی ها باشد . هر دو نوع حرکت به پدیده خزش یا کرنش منتهی می شوند . بنابراین توقف یک شکلی از خزش است. 
محاسبه انقباض ناشی از توقف یا تنش زدایی یک جوش دشوار است ولی عموما مقدار آن از انقباض حاصل از ماشینکاری قطعاتی که تنش زدایی نشده اند خیلی کمتر است چون در ماشینکاری ، معمولا قسمتی از قطعه را که تنش زیادتری دارد از آن جدا می کنیم ( می تراشیم ).  
افزایش زمان یا مدت نیز، فرآیند تنش زدایی را بهبود می بخشد . قاعده کلی آن است که اندازه درشتی دانه بندی در دمای بالاتر از 800F مقاومت در برابر خزش را زیاد می کند ولی این افزایش تأثیر قابل ملاحظه ای بر روی تنش زدایی در 1100 –1200F  ندارد . هر چه تنش باقیمانده اولیه بیشتر باشد تنش بعد از تنش گیری با مدت معینی به همان اندازه زیادتر خواهد شد ( به علت آزاد ساختن زیاد تنش بوسیله کرنش ). این کرنش همانند کار سرد ضمن تنش زدایی که معمولا کریستالها را تقویت می کند ، می باشد. چون تنشهای باقیمانده تمام انواع جوش در یک فولاد معین ، تقریبا با مقاومت تسلیم آن برابر است ، لذا نمی توان مدت تنش زدایی را فقط به علت غیبت ظاهری مهار در حین جوشکاری کاهش داد. 
سازه های فولادی ویژه ای که در دماهای زیاد ، مقاومت فوق العاده ای در برابر خزش دارند ، کندتر از فولاد معمولی به نقطه توقف می رسند. فولادهای مقاوم در برابر خزش ، مثلا فولاد با ترکیب 2% کربن ، 5% مولیبدن ، برای یک تنش زدایی یا درجه خاص ، نسبت به فولادهای غیر آلیاژی به دمای بیشتر و زمان طولانی احتیاج دارد. 
ملاحظه خواهد شد که فولادهای با آلیاژ بیشتر با افزایش دما استحکام بالایی دارند . فولاد ضد زنگ آستنیتی 316 حتی در دمای بالای 1200F مقاومت تسلیم خوبی دارد.
لایه دوم جوش تنش های باقیمانده لایه اول را آزاد می کند ولی تنش های جدیدی بوجود می آورد. بنابراین تنش های باقیمانده جوشهای چند لایه ای کمتراز جوش های تک لایه ای نبوده و به همان اندازه احتیاج به تنش زدایی دارد . بعلاوه با ضخیم شدن جوش، تنش های باقیمانده پیچیده تر می شود . قسمتهای ضخیم تر نسبت به قسمت های نازکتر برای از بین بردن تنشها به زمان طولانی تری نیاز دارند چون سطح قطعه اولین جایی است که به دمای کوره می رسد و مدت زیادی سپری می شود تا وسط قطعه های ضخیم به دمای کوره برسد. 
4-3 ) تمپره کردن ( نرم کردن ) 
افزایش دمای فولاد کوئینچ شده را تا هر دمایی زیر محدوده بحرانی تمپره کردن می گویند . نواحی گرما دیده مجاور جوشهایی که بدون پیشگرمی یا پسگرمی ناقص و ناکافی بوجود آمده اند در فولادهای با کربن متوسط و بسیاری از فولادهای با استحکام زیاد آنچنان سریع سرد می شوند که به سخت کردن یا کوئینچ شباهت دارند . در موقع جوشکاری که ناحیه کوئینچ شده در دمای بحرانی است ساختار دارای آستنیتی خواهد بود که ده برابر کربنی که در دمای محیط قابل حل است در محلول جامد دارد . ضمن کوئینچ بیشتر آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود . شکل کریستالی BCT  سختی فوق العاده مارتنزیت نسبت به شکلهای دیگری بخاطر وجود کربن در آن است که معمولا یا بصورت اتمهای کربن است و یا بصورت کریستالهای نازک کربور آهن. 
هنگامی که دما افزایش می یابد ، در ناحیه ای که دارای مارتنزیت است سه تغییر اتفاق می افتد : 
1 – مارتنزیت به ضریب ( کریستالهای BCC ) تبدیل می شود که کریستالهای ریز کربور از شبکه فوق اشباع کریستالهای هشت ضلعی در آن رسوب می کنند. 
2 – هر آستنیتی که در طول کوئینچ به مارتنزیت تبدیل نشده است به ضریب و کربور تبدیل می شود. 
3 – اندازه کریستالهای کوچک کربور در مارتنزیت و کریستالهای بزرگتر کربور در سایر ساختارها نظیر پرلیت ریز افزایش می یابند. 
دماهایی که تغییرات 1 و 2 در آنها اتفاق می افتد بدرستی معلوم نیستند . در فولادهای کربنی با 7% کربن تغییر 1 در 300F و تغییر 2 در 450Fرخ می دهد . در کوئینچ کردن فولادهای کربنی با حداقل 4% کربن و با کنترل دقیق فرآیند می توان مقدار کمی از آستنیت را حفظ کرد . اگر عناصر آلیاژی وجود داشته باشند با درصد کمتر کربن نیز می توان آستنیت را از تبدیل شدن به اشکال دیگر باز داشت . با افزایش دما ، رشد مداوم دانه های کربور ادامه خواهد یافت . به نظر می رسد که تغییر 3 در اثر کار سختی در طول تمپره کردن پیش می آید . 
یعنی سختی فولاد مارتنزیتی به انتشار دانه های ریز کربور در هر صفحه کریستال که مانع لغزش گردیده و در ضمن کاهش نرمی ، سختی را افزایش می دهد بستگی دارد . گرم کردن مجدد دانه های کربور را درشت کرده و تعداد آنها را کم و در نتیجه سختی را کاهش می دهد.

گالوانیزه گرم غوطه وری داغ

۲-دستگاه جوش: کویل جدید را به انتهای کویل قبلی برای ورود به خط تولید پیوسته جوش می دهد.

3- آکومولاتور ورودی: برای ذخیره طولی از کویل در زمان توقف ناگهانی استفاده می شود.

4- پیش پرداخت:

1-4- از آب برای شستشوی اولیه و زدودن خاک و غبار استفاده می گردد.

2-4- چربی زدایی: برای زدودن آلودگی ها و آثار رنگ و روغن یا گریس از سطح فلز از یک محلول قلیایی داغ با مقداری افزودنی های پاک کننده، استفاده می گردد.

3-4- شستشو چربی زدا: تانکی حاوی آب می باشد که برای زدودن مواد قلیایی باقی مانده بر سطح فلز استفاده می شود.

4-4- اسید شویی: حمامی حاوی محلول اسید سولفوریک گرم یا اسید کلریدریک در دمای محیط می باشد که برای زدودن آثار زنگ زدگی از سطح محصول بکار می رود.

5-4- شستشوی اسید: تانکی حاوی آب می باشد که برای زدودن مواد قلیایی باقیمانده از سطح استفاده می گردد.

6-4- فلاکس: فلاکس برای زدودن اکسیدها از سطح و جلوگیری از تشکیل اکسیدها از سطح فلز و برای آماده سازی اولیه برای گالوانیزه و بهینه شدن پیوند با روی استفاده می گردد. روش بکاربردن فلاکس به سطح فولاد و یا آهن نوع تر یا خشک بودن پروسه گالوانیزه بستگی دارد.

  در فرآیند گالوانیزه خشک، فولاد برای فلاکس اولیه وارد یک محلول کلرید آمونیم آبدار می شود. سپس قبل از ورود به حمام مذاب خشک می گردد.

در فرآیند گالوانیزه تر از یک پوشش خاص با ترکیب روی مذاب- کلرید آمونیم استفاده می شود. این فلاکس در قسمت بالای روی مذاب شناور می باشد. ورق فولادی قبل از وارد شدن به روی مذاب از داخل فلاکس عبور می کند.

5- گالوانیزه: پوشش گالوانیزه با فروبردن ورق در حمام حاوی 98% روی مذاب که شامل Mn , Sn , Ni , Mo , Cu , Ti , Co , Al , Si , C , P می باشد، ایجاد می شود. 
دمای حمام بعد از آماده سازی اولیه حدود c 450 باقی می ماند. بعد از عبور ورق از حمام گالوانیزه برای کنترل کردن و ثابت ماندن ضخامت پوشش هوا با فشار به سطح ورق دمیده می شود.

  6- آماده سازی نهایی: که شامل کروماته کردن و گرفتن اعوجاج سطح ورق می باشد.

1-6- کروماته: پوشش کروماته یک پوشش شیمیایی بسیار نازک همراه با اسید کرومیک می باشد که باعث می شود که سطح گالوانیزه دو مشخصه زیر را داشته باشد:

• افزایش مقاومت به خوردگی
• بالا رفتن کیفیت سطح

2-6- تنش لولر: توسط این مکانیزم، سطحی فاقد هرگونه اعوجاج ایجاد می شود. در این روش با توجه به محاسبات تئوری و تجربه هایی که بعد از گذشت چندین سال بدست آمده، می توان محصولی کاملا صاف و یکنواخت تولید کرد.

7- بازرسی : مهمترین روش برای بازرسی ورق های گالوانیزه، بازرسی چشمی می باشد. محصولات جهت تشخیص درستی پوشش بصورت چشمی بازرسی شده و ضخامت پوشش، اندازه گیری می شود و با توجه به استانداردهای JIS,ASTM یا En می توان تستهای فیزیکی یا آزمایشگاهی برای تعیین پارامترهای زیر انجام داد.

1- ضخامت 
2- یکنواختی پوشش 
3- چسبندگی پوشش 
4- شکل ظاهر 
5- آکومولاتور خروجی
6- کویل مجدد: ورق پیوسته را به کویل تبدیل می کند. 
7- بسته بندی

دیاگرام گالوانیزه به روش غوطه وری گرم

• بارگیری فولاد
• جوش
• آکومولاتور ورودی
• پرداخت اولیه و غوطه وری در فلاکس
• حمام روی
• کروماته
• 1-6-تنش لولر (دستگاه گرفتن اعوجاج)
• 7- بازرسی
• 8- آکومولاتور خروجی
• 9- کویل کن مجدد

• عمیات حرارتی پسگرمی
• نویسنده : حسین وطن دوست - ساعت ٥:٢٩ ‎ب.ظ روز سه‌شنبه ۱٥ بهمن ۱۳۸٧
•  
  • پسگرمی روی کل جوش و یا فقط یک قسمت از آن و برای به دست اوردن یک یا تمامی اهداف زیر انجام می شود:
  • 1-                       تنش زدائی
  • 2-                       افزایش چقرمگی
  • 3-                       افزایش استحکام
  • 4-                       افزایش مقاومت خوردگی
  • 5-                       زدودن کار سرد
  • عملیات حرارتی گوناگونی وجود دارند که با تغییرات فوق مرتبط بوه و بنام های الف- عملیات حرارتی تنش زدایی ب-  آنیله کردن یا تابانیده ج-  نرمالیزه کردن، د- سخت کردن ه- آبدادن یا تمپره کردن و- استمپره کرده و ز- مارتمپره کردن خوانده می شوند. اختلاف بین این عملیات های حرارتی عموماً ‌به دمای به کار گرفته شده و یا روش سرد کردن مرتبوط می گردد دماهای عملیات حرارتی تنش زدایی زیر حد بحرانی فولاد است
    •  
    •  
    •  در حالی که دماهای لازم برای آنیله کردن، نرمالیزه کردن و سخت کردن همیشه بالای حد بحرانی می باشند. شاید یک مورد استثناء برای این وجود داشته باشد عمل نرم کردن گاهی در دمای زیر حد بحرانی انجام می شود که به آن «آنلیه زیربحرانی» یا انیله تمپرهای می گوین گاهی دو عمل حرارتی برای یک منظور خاص به کار گرفته می شود انتخاب صحیح روش تعملیات حرارتی نیازمند  بررسی عوامل متعددی نظیر نوع فولاد، شرایط ایجاد تنش در جوش و ساختار ناحیه گرما دیده می باشد.
  • عملیات حرارتی تنش زدائی
  •  عملیات حرارتی تنش زدائی عبارت از گرم کردن یکنواخت یک سازه تا دمای مناسب زیر حد بحرانی و سپس سرد کردن یکنواخت آن است معمولاً ‌عملیات حرارتی در محدوده دمای بحرانی نامناسب  هستند و به همین علت تنش زدایی در بیشتر موارد زیر حد بحرانی انجام می گیرد.
  • تصمیم تنش زدایی °F 1250-900 می باشد که پایین تر از حد بحرانی است، مدت دمای تنش زدائی فولاد معمولاً برای هر اینچ ضخامت یک ساعت است. برای قطعات  پیشگرم شده اغلب تشن زدایی لازم می شود. قطعات پیچیده یا فولادهایی که میل زیادی به ترک خوردن دارند باید بلافاصله پس از جوشکاری  و قبل از سرد شدن تا دمای پیشگرمی،‌در کوره های تنش زدایی قرار بگیرند.
  • اگرچه عملیات تنش زدایی فقط به خاطر از بین بردن تنش ها به کار می روند و تغییرات ساختاری فولاد از ان انتظار نمی رود ولی با این حال تاثیرات عمومی عملیات حرارتی تنش زدایی  به صورت های  زیر می باشند:
  • -      بازیابی(Recovery)
  • -      افت تنش(Relaxation)
  • -      تمپره کردن (از بین بردن نواحی سخت)
  • -      تبلور مجدد(Recrestauization)
  • -      گرداله سازی(spheroidizing)
  • اثر اول عمومی است، اثر دوم هنگای ایجاد می شود که تنش زدائی  در دمای بالا و به مدت کافی انجام بگیرد، اثر سوم فقط موقعی به دست می آید که در اثر جوشکاری نواحی سخت به وجود امده باشند و دو اثر آخر در جوشکاری کم اهمیت هستند.
  • سازه های جوش شده چه هنگام جوشکاری مهار شده و چه آزاد بوده باشند در آستانه تنش تسلیم دارای تنش های پسماند یا باقیمانده هستند، این تنشها قادر اشکالاتی در جوش به وجود بیاورند البته احتمال پدید امدن این اشکالات به ترکیب شیمایی فولاد، روش جوشکاری، طرح جوش و شرایط بهره برداری و غیره بستگی دارد.  با این وصف از بین بردن این تنش ها  فوائد زیر را نیز در پی خواهد داشت:
  • - به حداقل رسانیدن احتمال گسترش خرابی، مخصوصاً ‌در مواردی که چقرمگی بالایی مورد نیاز باشد.
  • -       پایداری  بیشتر ابعاد
  • - مقاومت فراوان در مقابل خوردگی، مخصوصاً ترک خوردگی تنشی(SCC)   
  • از بین بردن این تنش های باقیمانده و تنش های واکنش در جوش چقدر اهمیت دارد؟ آیا لازم است این تنش ها به صفر برسند، و آیا ممکن است که یک جوش کاملاً از تنش آزاد شود؟
  • جوش ها در اثر انقباض ناشی از جوشکاری داری تنش های چند محوره می باشند در بررسی و تحلیل احتمال شکست ترد این تنش ها اهمیت زیادی دارند عوامل دیگری نظیر چقرمگی فولاد، احتمال ایجاد شیار در طراحی جوش، و دماهائی که این بارها در آن وارد می شوند در این بررسی نقش دارند. لازم است یک فرمول عملی وتجربی بریا محاسبه و براورد میزان اهمیتاین عوامل در پدیده شکست ترد به دست آید.
  • آزادسازی تنش ها در جوش عموماً بر اس تجربه بوده و از اطلاعات به دست آمده از آزمایشات چقرمگی ، تیزی ومقدار شیار و میزان تنش های باقیمانده حاصل می گردد.
  • پایداری ابعادی در یک جوش مستقیماً از تنش هایی که در قطعه محبوس مانده  باشند،‌متاثر می شود. هنگامی که یک جوش در عین  حال که در زیر تنش های پسماند یا باقیمانده قرار دارد تراشیده شود پخش مجدد تنش ها و انقباض جوش رخ می دهد تراشکار نمی تواند مطمئن باشد که در جهت درستی تراشکاری می کند یا نه، چون جوش  همزمان با تراش قطعه به انقباض خود ادامه می دهد. تنش زدائی جوش قبل از ماشینکاری باعث می شود که قطعه از نظر شکل پایدار بماند و ابعاد آن هنگام ماشینکاری تغییر نکن سوال این است که این تنش ها باید تا چه حد آزاد شوند تا پایداری ابعاد تأمین شود میزان مجاز تنش باقیمانه در مرحله اول به مقدار فلزی که باید تراشیده شود محل آن نسبت به ناحیه تنش دار و اختلاف مجاز در اندازه های نهایی بستگی دارد.
  • بسیاری از فلزات و آلیاژها در معرض ترک خوردگی  تنشی قرار دارند. فولاد از این امر مستثنی نمی باشد. این نوع خرابی خوردگی در فولاد را شکنندگی سودسوزآور می نامند. تغییر ماهیت محیط خورنده یا کاهش تنش می تواند احتمال ترک خوردگی تنشی را از بین ببرد. اغلب تنش پسماند خیلی زیاد در نزدیکی جوش باعث تشدید شرایط ایجاد ترک می گردد و کاهش این تنش ها به وسیله عملیات حرارتی تنش زدائی برای از بین بردن احتمال ایجاد ترک کافی می باشد.
  • در روی جوش ها اکثراً کار سرد انجام می شود و مهندس جوش یا ناظر از آن بی اطلاع می ماند این نوع کار سرد  معمولاً‌در اثر خشم سرد یا چکش کاری اتصال در هنگام جفت کردن و تراز به وجود می آید.
    •  
    •  

SAW Welding Parameter

در صورتی که بخواهیم جوشی با کیفیت مناسب داشته باشیم باید پارامترهای که در این روش موثر هستند را شناخت و کنترل نمود .این متغیر ها به ترتیب اهمیت عبارت

•      آمپر جوشکاری Welding Amperage                       

•       نوع فلاکس و نحوه توزیع دانه بندی      ‏Type of Flux &Particle distribution    

•     سایر الکترود  Electrode size        

•      نوع الکترود  ‏Type of Electrode                   

•       Electrode Extension   

•      عرض و عمق لایه ی فلاکس Width & Depth of The Layer of Flux             

اپراتور باید نسبت به تاثیر هر کدام از متغیر ها روش جوش آگاه بوده و یک جوشکاری خوب به انتخاب پارامترهای فوق بستگی دارد .

شدت جریان جوشکاری   Welding Amperage

شدت جریان از موثرترین پارامترهای جوشکاری میباشد زیرا شدت جریان نرخ  ذوب شدن الکترود, عمق نفوذ جوش و مقدار فلز پایه ذوب شده را تعیین می کند .در صورتی که شدت جریان خیلی زیاد شود (در یک Travel Speed مشخص) عمق نفوذ افزایش خواهد یافت.

شدت جریان بالا همچنین باعث اتلاف الکترود بصورت گرده^ء  برجسته و اضافی خواهد گردید (Excessive Reinforcement) . این رسوب بیش از حد جوش مقدار تنش های انقباضی جوش را افزایش داده و معمولاً پیچیدگی های بزرگتری ایجاد می نماید(Distortion).

اگر شدت جریان بیش از حد کاهش پیدا کند باعث بروز عیوبی از قبیل  Incomplete Penetration   و Incomplete Fusion  خواهد شد. موارد زیر در مورد تاثیر شدت جریان روی جوش را باید در نظر داشت

   1.افزایش شدت جریان باعث افزایش نفوذ جوش و نرخ ذوب شدن خواهد داشت.

   2.افزایش بیش از حد شدت جریان باعث بروز عیوبی مانند Digging Arc , Undercut, Narrow Bead , High

   3. افزایش شدت جریان باعث افزایش مصرف فلاکس خواهد بود.

کاهش بیش از حد شدت جریان ناپایداری قوس را به همراه خواهد داشت.

 ولتاژ قوس Arc Voltage

  ولتاژ قوس طول بین الکترود و حوضچه مذاب را تعیین می نماید . اگر ولتاژ افزایش یابد , طول قوس نیز افزایش خواهد یافت و بالعکس. ولتاژ قوس تاثیر بسیار کمی روی نرخ رسوب (Deposition Rate )  که بیشتر تحت تاثیر آمپر است , دارد. ولتاژ اصولاُ تعیین کننده شکل ظاهری جوش و شکل مقطع جوش می باشد.

افزایش ولتاژ زمانی که شدت جریان و Travel Speed ثابت باشد باعث ایجاد موارد زیر خواهد شد:

1.  سطح جوش صاف تر و پهن تر
2.  افزایش flux consumption
3. تمایل به ایجاد Prosity  که در اثر وجود rust و Scale   در فولاد بوجود می آیند , کاهش پیدا می کنند.
4. درصورتیکه مونتاژ بصورت نامناسب صورت گیرد[1] help bridge excessive root opening
5. در صورتیکه فلاکس حاوی عناصر آلیاژی باشد, جذب آنها را بهبود[2] می بخشد. 

در صورتیکه ولتاژ بسیار بالا باشد موارد زیر مشاهده می شود:

  1. باعث بوجود آوردن جوش پهن خواهد شد.

 2.  باعث خواهد گردید که پس از جوشکاری سرباره براحتی جدا نشود.

 3. باعث می شود که گرده جوش محدب شده و تمایل به ترک افزایش یابد.

4. باعث افزایش ایجاد Undercut در لبه های جوش Fillet خواهد شد.

سایز الکترود

 در صورت ثابت بودن شدت جریان , اندازه الکترود روی شکل ظاهری جوش و نفوذ تاثیر گذار خواهد بود. الکترود های با قطر کم  بعلت انعطاف پذیری آن در حرکت معمولاُ در  دستگاههای نیمه اتوماتیک , جوش های چند وایره     و ‍Parallel Power equipment     استفاده می شود.

زمانی که لبه های جوش بخوبی مونتاژ نشده باشند , برای جوشکاری و پر کردن بهتر Root Opening استفاده از الکترود های با سایز بالاتر مناسب تر است. افزایش سایز الکترود همچنین روی نرخ رسوب (Deposition rate) تاثیر دارد وباعث افزایش آن می گردد.

هر آمپری که برای جوشکاری انتخاب شود, الکترود های با قطر کمتر دارای دانسیته شدت جریان و نرخ رسوب بیشتری نسبت به الکترود های با قطر بالا هستند. هر چند الکترود های با قطر بالا توانایی انتقال شدت جریان بیشتری را دارند. همچنین در شدن جریان های  بالا  نرخ رسوب بالاتری نیز خواهند داشت.

جهت یک الکترود با قطر مشخص , در صورتیکه از دانسیته جریان بالا استفاده شود  باعث ایجاد یک قوس Stiff  ونفوذ زیاد در فلز پایه خواهد گردید . از طرف دیگر در الکترود های یکسان , استفاده از دانسیته جریان پایین باعث ایجاد قوس soft و نفوذ کم خواهد شد. اندازه الکترود همچنین روی خصوصیات شروع قوس تاثیر گذار خواهد بود. شروع قوس [3]با الکترود قطر کمتر آسان ترمی باشد.

Electrode Extension

  در دانسیته جریان بالاتر از 125 A/mm²    (80000A/in²) میزان Electrode  Extension   یکی از پارامترهای مهم تلقی می گردد. در شدت جریان های بالا مقاومت حرارتی الکترود  بین contact tube  و قوس باعث افزایش نرخ ذوب شدن الکترود خواهد شد.هر چه که طول extension  زیاد تر شود , مقدار حرارت ایجاد شده در الکترود بیشتر شده و نرخ ذوب شدن الکترود افزایش  خواهد یافت. این مقاومت حرارتی [4] معمولاً بصورت I²Rبیان می گردد.

In developing procedure مقدار electrode extension  8 برابر قطر الکترود در نظر گرفته می شود.

As the procedure is developed  طول extension  بگونه ای  انتخاب می گردد که در یک شدت جریان ثابت مقدار بهینه^ء  نرخ ذوب الکترود حاصل شود.  افزایش  electrode extension  مقاومت  موجود در مدار جوش  را افزایش  داده و باعث خواهد شد که مقدار از انرژی که باید صرف ایجاد قوس گردد بصورت فوق کاهش یابد.

در صورتیکه ولتاژ قوس کم باشد میزان نفوذ و پهنای جوش  کاهش می یابد. به این علت که اگر  ولتاژ قوس  پایین باشد در بستر جوش convexity  ایجاد خواهد گردید. شکل جوش نیز نسبت به حالتی که از electrode extension  مناسب استفاده می شود , متفاوت خواهد بود. بنابراین هنگامی که برای دستیابی به نرخ بالایی از ذوب الکترود  مقدار electrode extension  را افزایش  می دهیم , باید مقدار ولتاژ دستگاه جوش را که قبلاً تنظیم گردیده است را افزایش  داده  تا طول قوس مناسب حفظ گردد.

 متغیر های جوشکاری زیر پودری

•   افزایش شدت جریان رابطه مستقیم با عمق نفوذ جوش دارد و هر چه شدت جریان کم باشد جوشی کم عمق و کم نفوذ ایجاد می شود.جریان مستقیم[5] در حالت الکترود منفی(DCEN)  عمق نفوذ بیشتری نسبت به حالت الکترود مثبت (DCEP)  دارد.

• فلز رسوب داده شده یا نرخ رسوب با شدت جریان ارتباط مستقیم دارد.

• با افزایش ولتاژ پهنای گرده یا باند جوش وسیع تر می شود. همچنین مصرف پودر جوش نیز افزایش پیدا خواهد کرد.

   ×     ولتاژ زیاد که در نتیجه^ء طول بلند است باعث شکسته شدن قوس در زیر سرباره شده و منجر به تماس هوا با مذاب و افزایش میزان ناخالصی های اکسیژن و نیتروژن و خلل و فرج  در جوش می شود.

• اگر شدت جریان ثابت و ولتاژ نسبت به آن کاهش یابد. فلز اصلی به اندازه کافی ذوب نشده و جوشی ناقص ایجاد می گردد. ولتاژ خیلی کم همچنین سبب یزرگ شدن قطرات ذوب در نوک الکترود گشته و احتمال ایجاد مدار بسته متناوب وجود دارد.

• سرعت پیشرفت جوشکاری فاکتوری است که تاثیر مهمی بر روی نرخ تولید و کیفیت متالورژیکی جوش دارد.
• سرعت بر روی نرخ حرارت داده شده نیز تاثیر دارد.افزایش سرعت یا کاهش شدت جریان یکی از راههای تقلیل حرارت داده شده به قطعه کار و افزایش سرعت سرد شدن جوش می باشد.(ولتاژ نیز تاثیر دارد)

• سرعت خیلی زیاد جوشکاری عمل خیس کردن[6] را کاهش داده و احتمال ایجاد Undercut را افزایش می دهد. سرعت بسیار زیاد همچنین احتمال وزش قوس[7] (بویژه در جریان یکنواخت) ,Prosity و شکل ناموزون گرده جوش را زیاد می کند.

•    سرعت کم باعث بوجود آمدن حوضچه جوش حجیم و گاهی جاری شدن مذاب جوش به اطراف می گردد,که سبب تولید جرقه و یا محبوس شدن ذرات سرباره در جوش می شود.

•   کاهش قطر الکترود موجب بالا رفتن چگالی

استاندارد

 سازمان بین المللی استانداردسازی (ISO)

•           ISO 4993 ، ریخته گری فولاد و آهن -- بازرسی رادیوگرافی

•           ISO 5579 ، آزمایش غیر مخرب -- معاینه رادیوگرافیک مواد فلزی توسط X و اشعه گاما -- قوانین پایه

•           ISO 10675-1 ، تست غیر مخرب جوش -- سطح پذیرش برای تست رادیوگرافی -- قسمت 1 : فولاد ، نیکل ، تیتانیوم و آلیاژهای آنها

•           ISO 11699-1 ، غیر مخرب تست -- رادیوگرافی صنعتی فیلم -- قسمت 1 : طبقه بندی از سیستم فیلم برای رادیوگرافی صنعتی

•           ISO 11699-2 ، تست غیر مخرب فیلم های رادیوگرافی صنعتی -- -- قسمت 2 : کنترل پردازش فیلم با استفاده از ارزش های مرجع

•           ISO 14096-1 ، تست غیر مخرب -- صلاحیت سیستم رادیوگرافی دیجیتالی کردن فیلم -- قسمت 1 : تعاریف ، اندازه گیری کمی از پارامترهای کیفیت تصویر ، فیلم مرجع استاندارد و کنترل کیفی

•           ISO 14096-2 ، تست غیر مخرب -- صلاحیت از سیستم رقومی کردن فیلم رادیوگرافی -- قسمت 2 : حداقل ملزومات

•           ISO 17636 ، تست غیر مخرب جوش -- تست رادیوگرافی از همجوشی ، اتصالات جوش داده شده

•           ISO 19232 ، تست غیر مخرب -- کیفیت تصویر از رادیوگرافی

 کمیته اروپایی برای استانداردسازی (CEN)

•           EN 444 ، تست غیر مخرب ، اصول کلی برای معاینه رادیوگرافی از مواد فلزی با استفاده از اشعه X و اشعه گاما

•           EN 462-2 ، غیر مخرب تست -- کیفیت تصویر رادیوگرافی -- قسمت 2 : شاخص های کیفیت تصویر (سوراخ نوع / گام) -- تعیین ارزش تصویر با کیفیت

•           EN 462-3 ، غیر مخرب تست -- کیفیت تصویر radiogrammes -- قسمت 3 : تصویر کلاس های با کیفیت برای فلزات آهنی

•           EN 462-4 ، غیر مخرب تست -- کیفیت تصویر رادیوگرافی -- قسمت 4 : تجربی ارزیابی ارزش و کیفیت تصویر جداول کیفیت تصویر

•           EN 462-5 ، غیر مخرب تست -- کیفیت تصویر رادیوگرافی -- قسمت 5 : کیفیت تصویر از شاخص (نوع سیم دوتایی) ، تعیین ارزش تصویر unsharpness

•           EN 584-1 ، غیر مخرب تست -- صنعتی رادیوگرافی فیلم -- قسمت 1 : طبقه بندی از سیستم فیلم برای رادیوگرافی صنعتی

•           EN 584-2 ، غیر مخرب تست -- صنعتی رادیوگرافی فیلم -- قسمت 2 : کنترل پردازش فیلم با استفاده از ارزش های مرجع

•           EN 1330-3 ، تست غیر مخرب -- اصطلاحات -- قسمت 3 : اصطلاحات مورد استفاده در آزمایش رادیوگرافی صنعتی

•           EN 1435 ، تست غیر مخرب جوش -- رادیوگرافی آزمایش اتصالات جوش داده شده

•           EN 2002-21 ، سری هوا و فضا -- مواد فلزی ، روش های آزمون -- قسمت 21 : تست رادیوگرافی از ریخته گری

•           EN 10246-10 ، تست غیر مخرب لوله های فولادی -- قسمت 10 : تست رادیوگرافی از درز جوش اتوماتیک همجوشی قوس لوله های فولادی جوش داده شده برای تشخیص عیوب

•           EN 12517-1 ، تست غیر مخرب جوش -- قسمت 1 : بررسی اتصال جوش در فولاد ، نیکل ، تیتانیوم و آلیاژهای آنها توسط رادیوگرافی -- سطح پذیرش

•           EN 12517-2 ، تست غیر مخرب جوش -- قسمت 2 : بررسی از اتصالات جوش داده شده در آلومینیوم و آلیاژهای آن توسط رادیوگرافی -- سطح پذیرش

•           EN 12679 ، تست غیر مخرب -- تعیین اندازه از منابع رادیوگرافی صنعتی -- رادیوگرافی روش

•           EN 12681 ، بنیانگذار -- معاینه رادیوگرافی

•           EN 13068 ، تست غیر مخرب -- تست Radioscopic

•           EN 14096 ، تست غیر مخرب -- صلاحیت سیستم رادیوگرافی دیجیتالی کردن فیلم

•           EN 14784-1 ، تست غیر مخرب -- رادیوگرافی صنعتی محاسبه شده با فسفر ذخیره سازی صفحات تصویربرداری -- قسمت 1 : طبقه بندی از سیستم

•           EN 14584-2 ، تست غیر مخرب -- رادیوگرافی صنعتی محاسبه شده با فسفر ذخیره سازی صفحات تصویربرداری -- قسمت 2 : اصول عمومی برای آزمایش از مواد فلزی با استفاده از X - اشعه و اشعه گاما

 ASTM بین المللی (ASTM)

•           ASTM E 94 ، راهنمای استاندارد برای معاینه رادیوگرافی

•           ASTM E 155 ، رادیوگرافی مرجع استاندارد برای بازرسی ریخته گری آلومینیوم و منیزیم

•           ASTM E 592 ، راهنمای استاندارد ASTM حصول حساسیت Penetrameter معادل برای رادیوگرافی از ورقهای فولادی 1 / 4 تا 2 شوید. [6 تا 51 میلی متر] ضخیم با اشعه ایکس و 1 تا 6 شوید. [25 تا 152 میلی متر] ضخیم با کبالت 60

•           ASTM E 747 ، روش استاندارد برای طبقه بندی گروه بندی طراحی ، ساخت مواد و شاخص های کیفیت تصویر از سیم (IQI) مورد استفاده برای رادیولوژی

•           ASTM E 801 ، روش استاندارد برای کنترل کیفیت از معاینه رادیولوژیک از دستگاه های الکترونیکی

•           ASTM E 1030 استاندارد ، روش آزمون برای بررسی رادیوگرافیک ریخته گری فلزی

•           ASTM E 1032 استاندارد ، روش آزمون برای بررسی رادیوگرافیک دماهای باال در معرض

•           ASTM 1161 ، روش استاندارد برای معاینه رادیولوژیک از نیمه هادی ها و قطعات الکترونیکی

•           ASTM E 1648 ، رادیوگرافی مرجع استاندارد برای معاینه جوش آلومینیوم فیوژن

•           ASTM E 1735 استاندارد ، روش آزمون برای تعیین کیفیت تصویر نسبی از فیلم رادیوگرافی صنعتی به X - پرتو از 4 تا 25 MeV در معرض

•           ASTM E 1815 ، روش تست استاندارد برای طبقه بندی از سیستم فیلم برای رادیوگرافی صنعتی

•           ASTM E 1817 ، روش استاندارد برای کنترل کیفیت از معاینه رادیولوژیک با استفاده از شاخص های کیفیت نماینده (RQIs )

•           ASTM E 2104 ، روش استاندارد برای بررسی رادیوگرافیک Aero را پیشرفته و مواد و قطعات توربین

توضيحاتي پيرامون WPS & PQR

در نظر بگيريد در کارخانه اي بزرگ که تعداد زيادي پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کيفي و يا ناظر هستيم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاري برخورد ميکنيم ....انواع الکترودها، ورقها با ضخامتهاي متفاوت، ماشينهاي مختلف که تحت شريط خاصي تنظيم شده است ،جوشكاران كه اغلب به روش سنتي(بدون رعايت اصول علمي)جوشكاراي ميكنند را در نظر بگيريد. بهترين کار چک کردن کار با کتابچه اي است که به عنوان WPS (Welding Procedure spcification)معروف است. هر چند کاربرد اصلي اين دفترچه براي پرسنل توليد است اما در واقع زبان مشترک توليد کننده و بازرس و ناظر ميباشد که در بعضي مواقع کارفرماهي بزرگ خودشان WPSمورد قبول خود را به سازنده ارايه ميکنند و بناي بازرسي ها را بر اساس آن قرار ميدهند. فکر ميکنم تا حدودي مفهوم را ساده کرده باشم. 
استاندارد مرجعAWSَ حدود 170 نوع اتصال را با پوزيشنهاي متفاوت معرفي کرده و انواع پارامترهاي جوشکاراي را براي تمامي انواع فرايندها(SMAW-MIG/MAG-TIG-SAW-…)معرفي کرده اين متغيرها شامل محدوده ضخامت مجاز براي نوع اتصال –دامنه تغييرات مجاز براي آمپر- ولتاژ-قطر الکترود-نوع پودر-زاويه کونيک کردن-روش پيشگرم و پسگرم-و ... ميباشد. که بخشي از وظيفه QC_MAN کنترل ميزان تطابق روش جاري جوشکاري با روش مشخص شده در WPS است. در بعضي از موارد خاص که استاندارد روش خاصي ارايه نداده اغلب يک طراح جوش بنا به تجربيات خود پروسيجري ارايه ميدهد. در بعضي شرکتهاي بزرگ براي هر پروژه اي يک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا که روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر ميرسد که نيازي به -WPS هاي متفاوت نباشد. و تجربه نشان داده که براي کارهاي مشخص و ثابت بهتر است يک WPS تهيه شود و از تعدد ايجاد مدارک و مستندات دست و پا گير جلوگيري شود. يک WPS معمولي ميتوانيد در حدود 200-250 صفحه باشد.يعني به همين تعداد اتصالات مختلف را نشان داده و روش جوشکاري مربوطه را توضيح داده است.

PQR (Procedure Qualification Record)
ابتدا توضيح کوتاهي در مورد خود PQR لازم است که بايد گفت PQR نتايج آزمايشات مخرب و غير مخرب در مورد يک نوع مشخص جوش است.که از طرف آزمايشگاههاي معتبر بيد ارايه شود.
حال به اين سوال ميرسيم که از کجا اعتبار يک WPS را بفهميم؟ و مديران خط توليد يا تضمين کيفيت و يا ناظران و کنترل کيفيت چطور از اعتبار WPS اطمينان حاصل ميکنند؟
قطعا آن قسمت از WPSکه از متن استاندارد استخراج شده نياز به اينکار ندارد چراکه تمامي موارد پيشنهادي استاندارد هم حاصل تجربيات گروه زيادي از متخصصان بوده است و فلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسير تجربه است تا زودتر به نتيجه دلخواه برسيم.ولي جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستاندارد AWS مشخصا به اين موضوع اشاره شده که براي موارد پيشنهادي استاندارد نيازي به PQR نيست.
اما براي آن مواردي که از استاندارد استخراج نشده و پيشنهاد واحد طراحي و يا مشاور طرح بوده بايد حتما PQR تهيه شود.

روش تهيه PQR:
فرض کنيم نياز داريم براي 70 نوع از انواع اتصالات PQR تهيه کنيم.يا بايد 70نمونه تهيه کنيم؟ و يا اين کار عاقلانه است؟ مسلما خير.
بنابر جداول مربوط به تهيه نمونه براي PQR ميتوان تعداد بسيار کمتري براي تاييديه روش جوشکاري (PQR) تهيه کرد به اين ترتيب که در جداول مربوطه بنا بر تغييرات ضخامت قطعات در اتصالات شبيه به هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزمايشات براي آن نمونه معرفي شده. که پس از فرستادن قطعات به ازمايشگاههاي ذيصلاح و گرفتن جواب مثبت ميتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاري را آغاز کرد.
مثال:
فرض کنيد دفترچه WPS را براي تهيه PQR در اختيار داريد.مراحل زير براي تهيه PQRپيشنهاد ميشود.
1-اتصالاتي که در استاندارد وجود دارد را تنها با متن استاندارد مطابقت دهيد تا چيزي از قلم نيفتاده باشد و تلرانسها دقيقا استخراج شده باشد و نظير اين...
2-در مورد اتصالات شبيه به هم با مراجع به استاندارد يکي از پرکاربردترين ضخامتها را انتخاب کنيد.براي کارهاي سازه اي و اتصال نوع Grooveفرض كنيد که 45 نوع ضخامت مختلف به شما معرفي شده .بهترين کار اين است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترين نمونه براي تهيه PQR انتخاب كنيم كه اين بهترين انتخاب اغلب پرکاربردترين يا حساسترين اتصال است.مثلا Grooveبا ضخامت 30-30که بنابر جدول استاندارد ميبينيم که اين نوع اتصال محدوده ضخامتيmm 3 تاmm 60 را با اعتبار ميبخشد يعني براي ضخامت 2 تا 60 ديگر نيازي به تهيه PQR نداريم و اين از مزاياي استفاده از استاندارد است.
3-حال که نمونه مورد نظر را انتخاب کرديم بايد در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد آمده است آنرا تهيه کنيم و توسط يک جوشکار که داراي کارت صلاحيت جوشکاري در حالت مربوطه(1G-2G-1F-2F و غيره) است جوشکاري انجام شود.
4-قطعه مور نظر را به آزمايشگاههاي معتبر ارسال ميکنيم تا تحت تستهاي مختلف قرار گيرد. اين تستها اغلب خمش کناره-راديوگرافي-ماکرواچ-شکست و ... است.
5-پس از اعلام نتيجه مثبت آزمايشگاه ميتوان جوشکاري را آغاز نمود.

سلام
به وبلاگ بنده خوش آمدید از دوستانی که مایل به آموزش
و یا دریافت مدارک بازرسی جوش ASNT و یا انواع مدارک
در ضمینه جوشکاری و انجام جوشکاری اغتشاشی می باشند
لطفا به شماره بنده تماس حاصل فرمایید. با تشکر
مدیریت شرکت پیشرو ناظران - قدمی
09179147053

با سلام و عرض ادب

دوستان و عزیزانی که در ضمینه انجام فرایند و یا طراحی ابزار و یا اجام پایان نامه و پروژه دررابطه با  جوشکاری اغتشاشی (fsw) نیاز به کمک دارند میتوانند به شماره زیر تماس حاصل نمایند.

 باتشکر قدمی    09179147053

مقدمه ای بر فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

مدت­هاست که گرمادهي اصطکاکي به عنوان يک روش اتصال، فرآوري و عملیات بر روي مواد استفاده مي‌گردد. اولين بار در سال 1945 براي جوشکاري مواد ترموپلاستيک^[1] از پدیده اصطکاک استفاده شد. در اين روش قطعات دوار به هم يا به سطح صاف ديگر اتصال داده مي­شدند. اين روش در سال 1956در شوروي توسط چتوديکف^[2] و بعد از آن در سال 1957 توسط ويل^[3] گسترش يافت ]1[. نهايتا در سال 1991 ميلادي، فرآيند جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي^[4] توسط موسسه TWI انگلستان ابداع گرديد.اين روش اولين بار براي آلياژ‌هاي آلومينيوم ابداع شد که يک روش جوشکاري حالت جامد^[5]محسوب می‌گردد زیرا زیرا روش­هاي جوشکاري ذوبي براي جوش دادن آلياژ‌هاي آلومينيوم که درهوافضا کاربرد وسیعی دارند، کفايت نمي­کند. آلومينيوم­هاي سري xxx2،xxx7،xxx6 و xxx5 را به عنوان آلومينيوم­هاي غير قابل جوش مي­شناسند، به دلیل ساختار ميکروسکوپي ضعيف و خلل و فرج‌­هايي که در منطقه­ياغتشاش باقي می​ماند و خواص منطقه­ي جوش که با فلز پايه قابل مقايسه نيست. بعضي آلومينيوم­ها قابليت جوشکاري خوبی دارند ولي در عوض با اکسيد‌هاي سطحي محدودیت‌های نا‌خواسته‌ایایجاد می‌کنند که بر طرف کردن آن نيز هزینه بر می​باشد]2[.

مجموع عوامل ذکرشده دست به دست هم داده تا فرایند جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي پا به دنياي صنعت بگذارد.  ايده­ي اصلي اين روش بسيار ساده بوده به گونه‌ای که فقط از يک ابزار دوّار مصرف نشدني (يک پين ويژه) برای این منظور استفاده می‌شود. دو فلزي که لازم است جوش داده شوند در وضعيت مناسب محکم نگه داشته و پين وارد خط اتصال بین اين دو فلز مي­شود و همراه با چرخش، طول خط اتصال را طي مي­کند.در نتیجه گرما به کمک اصطکاک بين ابزار و قطعه­کار ايجاد شده و حرارت متمرکز شده باعث نرم شدن مواد در نزديکي پين  می‌گردد، در نهایت حرکت دوار پين، باعث حرکت مواد از جلوي پين به عقب پين گردیده  و بر اثر اين فرایند اتصال در حالت جامد اتفاق مي­افتد]3[. شکل 1-1 نمايي از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی  و قسمت­هاي مختلف آن را نشان مي­دهد.

شکل Error! No text of specified style in document.شماتیک فرآيند جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي براي اتصال روي هم ورق­ها

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مهم‌ترين پيشرفت در اتصال فلزات در دهه­ي اخير مي­باشد. از جمله مزاياي آن راندمان انرژي بالا با مصرف انرژي کمتر نسبت به روش­هاي ديگر جوشکاري مي­باشد. ميزان آلايندگي کم و همچنين استفاده نکردن از گاز محافظ^[6]، باعث شده به اين روش لقب دوست محيط زيست بدهند. در اين روش هر نوع آلومينيومي را بدون نگراني از سازش­­پذيري ساختاری آن مي­توان به کار برد و به سهولت به هم اتصال داد. اين مزايا باعث شده تا کارشناسان پیشنهاد دهند که تا چند سال آينده اين روش جايگزين بسياري از فرآيند­هاي جوشکاري ذوبي^[7] و حتي مقاومتي در صنعت شود ]3[.

از طرفي اين روش اگرچه توانايي خود را در ايجاد جوش­هايي با کيفيت بهتر به اثبات رسانده است، اما انعطاف­پذيري کم و برخي ويژگي­هاي نامشخص، هنوز صاحبان صنایع در به کارگيري گسترده آن در صنايع تردید دارند، بنابراین بسياري از شرکت­هاي بزرگ توليدي در حال انجام تحقيقات وسيعي در اين زمينه مي‌باشند.

اخيراً تحقيقات زيادي براي مدل سازي حرارتي فرآيند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی انجام​شده​است. تحليل​هاي دمايي براي مدل​سازي اين فرآيند انجام​ مي­شود که تاثير سايش ابزار و قطعه و همچنين تغيير شکل و جريان مواد را در حرارت توليدشده بررسي مي​کند. مدل­هاي مختلف ارائه شده براي نحوه­ي جريان مواد و توزيع حرارت ايجاد شده در حين جوشکاري راه را براي فهم بهتر تحولات ايجاد شده هموارتر مي­کند.

متغیرهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی متغیرهای زیادی وجود دارند که انتخاب صحیح هر یک از آنها می‌تواند تاثیر عمده ای بر نتایج حاصل از فرآیند داشته باشد. از جمله مهم‌ترین عوامل می توان به سرعت دورانی ابزار، سرعت پیشروی ابزار، زاویه تمایل ابزار نسبت به ورق، نیروی عمودی یا عمق نفوذ ابزار، هندسه ابزار و دمای پیش گرم قطعه کار اشاره نمود.

همان‌گونه که اشاره شد در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی حرکت چرخشی ابزار و اصطکاکی که ایجاد می شود سبب تولید حرارت، افت استحکام و افزایش شکل پذیری مواد اطراف ابزار پین شده و حرکت انتقالی سبب جابجایی مواد از جلوی ابزار به پشت آن و ایجاد اتصال بین ورقها می‌گردد. بنابراین حرارت نقش بسیار مهمی در این فرآیند ایفا می‌کند و پارامترهایی نظیر سرعت دورانی، سرعت پیشروی هندسه ابزار و متغیرهای دیگر فرآیند همگی به نحوی در کنترل میزان حرارت ورودی و به تبع آن نحوه اغتشاش و الگوی جریان ماده، تکامل ریزساختار و در نهایت کیفیت جوشکاری اثر بسزایی دارند.

هندسه ابزار

هندسه ابزار نقش کلیدی در نحوه جریان ماده و دست‌یابی به سرعت جوشکاری مناسب جهت ایجاد جوش سالم و عاری از هرگونه عیب ایفا می‌کند. طراحی هندسه ابزار می‌تواند بر عواملی مانند گشتاور، اندازه نیروهای ایجاد شده و میزان حرارت تولید شده موثر باشد.

از آن‌جایی که حرارت را اصطکاک بین شانه ابزار و قطعه کار تولید می­کند بنابراین هندسه و ابعاد شانه ابزار روی مقدار حرارت تولید شده و دمای بیشینه فرآیند موثر است اما عامل بحرانی تعیین نسبت اندازه شانه به پین می‌باشد. وظیفه دیگر شانه ابزار محبوس نمودن حجم ماده حرارت دیده است. ابزار وظایف دیگری نیز برعهده دارد و آن هم‌زنی و انتقال ماده می‌باشد که توسط پین ابزار صورت می‌گیرد. میزان همگن بودن ریزساختار و خواص جوش به طراحی ابزار بستگی دارد. معمولا از یک ابزار با شانه مقعر و پین استوانه ای رزوه دار به عنوان ابزار استفاده می شود [5]. اما با افزایش تجربه و درک بهتر جریان مواد، ابزارهایی با اشکال هندسی مختلف ساخته شد. شکل 1-3 ابزارهایی با اشکال پیچیده‌تر را نشان می‌دهد که عموما به دلیل دارا بودن شکل هندسی خاص جریان مواد را ساده‌تر می‌نمایند.

شکل 1 -3  :اشکال مختلف و پیچیده تر پین وشانه ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ]5 و 4[

مزایای جوشکاری و فرآیند اصطکاکی اغتشاشی

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در دهه اخیر به عنوان یک روش بسیار مهم در اتصال فلزات مورد استفاده قرار گرفته است. هم‌چنین به خاطر بازدهی انرژی و مناسب بودن روش از نظر محیط زیستی به عنوان یک تکنولوژی سبز⁵ شناخته می شود. در مقایسه با روشهای سنتی جوشکاری، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مقدار انرژی کمتری مصرف می‌نماید. مواد مصرفی از قبیل گاز محافظ و فلاکس نیاز ندارد و هیچ تابش مضری در طی جوشکاری ایجاد نمی­گردد.

در مقایسه با جوشکاری اصطکاکی سنتی که فرآیند جوشکاری محدود به قطعات کوچک تقارن محوری است و اتصال توسط چرخش و فشار ایجاد می‌گردید، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای قطعات با شکل‌های ساختاری پیچیده و انواع مختلف اتصال نظیر جوش لب به لب، لبه روی هم، T شکل و گوشه‌دار به کار می‌رود. مزایای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در مقایسه با روشهای سنتی در جدول 1-1 بیان گردیده است [12].

جدول1-1مزایای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در مقایسه با دیگر روشها

مزایا و محدودیت های فرآیند جوشکاری اصطکاکی– اغتشاشی

مزیت اصلی FSW نسبت به فرآیندهای جوش سنتی این است که در واقع هیچ ماده‌ای از قطعه کار درگیر ذوب نمی‌شود، بنابراین ضایعات ماده قطعه کار و ابزار حذف می‌گردد.

 برخی از مهم‌ترین مزایای FSW عبارتند از :

• عیوبی مانند تخلخل و جای‌خالی به سبب عدم تشکیل مذاب کمتر می‌باشد.
• پیچیدگی و تنش‌های پسماند در ناحیه جوش حاصل کم می‌باشد.
• از خواص مکانیکی بالاتری برخوردار است.
• صرفه‌جویی در انرژی را افزایش می‌دهد.
• این فرآیند بطور موضعی انجام گردیده و در مقاطعی از قطعه کار که نیاز به تقویت موضعی می‌باشد سودمند است.
• شرایط محیطی (وزش باد، دمای محیط) بر روی آن تاثیرگذار نیست.
• عدم وجود بخارات سمی و اشعه های مضر، باعث تشکیل یک فرآیند ایمن گردیده است [15].

برخی از محدودیتهای مرتبط با فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی عبارتند از:

ü     به گیره بستنقطعه کار دراین فرآیند معیار خیلی مهمی می‌باشد.

ü     سرعت جوشکاری آهسته می‌باشد که می‌تواند منجر به طولانی تر شدن زمان فرآیند شود.

ü     ضخامت سطح جوشکاری در طول این فرآیند بخاطر اینکه ماده پرکننده را دربرنمی‌گیرد کاهش پیدا می‌کند.

ü     یک سوراخ در انتهای مسیر جوش در محل خارج شدن پین از خود بجا می‌گذارد.

ü  انعطاف‌پذیری کمتری نسبت به جوشکاری های دستی و قوسی دارد. (برای جوشکاری باضخامت متغیر وغیرهمراستا مشکلمی باشد) [15].

کاربردهای جوشکاری اصطکاکی– اغتشاشی

کاربرد جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی شامل صنایع مختلفی می‌شود که برخی از آنها عبارتند از :

• صنایع کشتی‌سازی و دریایی:جوشکاری اصطکاکی اغتشاشیبرای کاربردهای از قبیل کشتی سازی مانند ساخت بدنه کشتی­ها، شاسی اسکله‌ها، ادوات ساحلی و غیره مناسب می‌باشد.
• صنایع هوا‌فضایی : جوشکاری نمونه‌های اصلی و تولید قطعات در بیشتر صنایع هوافضا، امروزه توسط جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی صورت می‌گیرد. جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم مخازن سوخت وسایل نقلیه فضایی با موفقیت با روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی انجام گرفته شده و کاربردهای دیگر آن شامل ساخت بال ها و بدنه هواپیما می‌باشد.
• صنایع راه آهن: بیشتر کاربری جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در این صنعت شامل ساخت بدنه کانتینرها، واگن های قطار و غیره می‌باشد.
• صنایع حمل‌ و‌ نقل زمینی: در حال حاضر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشیکاربردهای متعددی در شرکت‌های اتومبیل سازی دارد که شامل ساخت شاسی اتومبیل، رینگ چرخ، بدنه کامیون، جرثقیل‌های سیار، بدنه و غیره می‌باشد [15].

• اهداف مورد تحقیق در این فرایند جوشکاری :
• *بهبود نتایج تست کشش و ضربه قطعات اتصال یافته نسبت به نتایج بدست آمده از تست های فوق، برای آلیاژهای مورد استفاده بصورت تکی.
• * کاهش عیوب متالورژیکی در اتصال آلیاژ آلمونیوم به مس.
• * با اعمال ابزار جدید شش گوش و ستاره ای شش پر می توان به همگن شدن منطقه جوش کمک کرد.

بررسی تاثیر سرعت پیشروي بر میکرو ساختار و خواص مکانیکی آلومینیوم
5083 در جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی
صادقعلی فرجی 1 ، عبدالرضا سلطانی پور 2 ، خسرو فرمنش 2

توجه : اصل این مقاله متعلق به عزیزان ذگر شده در این مقاله میباشد و مطعلق به بنده نیست

چکیده
آلومینیوم 5083 داراي ویژگی هایی از جمله قیمت پایین، استحکام بالا، مقاومت به خوردگی مناسب و قابلیتشکل پذیري
خوبی می باشد. جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی، یک جوشکاري نوین حالت جامد بوده که پارامترهاي مختلفی در آن
تاثیر دارند. در این تحقیق پارامتر سرعت پیشرویجوشکاري تغییر داده شد و سپس میکروساختار و خواص مکانیکی جوش
ها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت با توجه به نتایج آزمون ها مشاهده شد که با افزایش سرعت پیشروي، گرماي
ورودي کاهش یافته و جوش ها داراي ساختار ریزتر و خواص مکانیکی بهتري می باشند.
واژه هاي کلیدي: جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی، آلومینیوم 5083 ،سرعت پیشروي، میکروساختار، خواص مکانیکی
1دانشجوي کارشناسی ارشد - اصفهان-شاهین شهر- دانشگاه صنعتی مالک اشتر - دانشکده مهندسی مواد
2استادیار - اصفهان- شاهین شهر- دانشگاه صنعتی مالک اشتر- دانشکده مهندسی م

مقدمه
عنصر آلیاژي اصلی در آلیاژ آلومینیوم سري 5000 منیزیم می باشد که مقدار آن بین 1 تا 5 درصد بوده که با مقدار بسیار
کم منگنز و یا کرم ترکیب شده است[ 1].آلیاژهاي آلومینیوم-منیزیم داراي گستره وسیعی از استحکام، شکل پذیري خوب
و مقاومت بالا در برابر خوردگی می باشند. یکی از خواص بارز آلیاژهاي آلومینیوم-منیزیم جوش پذیري مطلوبی می باشد
که از خود نشان می دهند[ 1].آلومینیوم 5083 داراي ویژگی هایی از جمله عملیات حرارت ناپذیر، قیمت پایین، استحکام
نسبتا بالا، مقاومت به خستگی بالا، مقاومت به خوردگی عالی در برابر آب شور، شکل پذیري خوب و جوش پذیري
.[ مناسب می باشد[ 2
جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی یک فرآیند اتصال حالت جامد می باشد که در سال 1991 میلادي توسط انستیتو
در کشور انگلستانابداع گشت. در جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی با توجه به این که فلز هرگز به دماي TWI جوشکاري 1
ذوبش نمی رسد، به همین دلیل یک جوش با کیفیت بالا که از عیوب جوشکاري پایینیبرخوردار می باشد، تولید می
کند.ایده اصلی جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی بسیار ساده می باشد به طوري که یک وسیله دوار مصرف نشدنی(یک پین
ویژه همراه با دندانه) را در نظر گرفته و دو فلزي که می خواهند جوش دهند را در کنار هم محکم قرار داده و پین وارد
خط اتصال این دو ورق می شود.پین همراه با چرخش طول خط اتصال را طی می کند به طوري که به این پین که داراي
زاویه انحراف معینی از خط عمود است، نیرویی نیز وارد می شود. در نهایت پین با سرعت پیشروي مشخصی حرکت کرده
که بر اثر این پروسه اتصال در حالت جامد رخ می دهد[ 3]. در شکل شماره 1 شمایی از روش جوشکاري اصطکاکی
اغتشاشی نشان داده شده است.
در جوشکاریاصطکاکی اغتشاشیمواد در دمایی پایین تر از دماي ذوب تغییر شکل زیادي کرده و دانه هاي کریستالی در
مرکز جوش ساختار نهایی هم محور و خوبی دارند[ 3].این جوشکاري با توجه به میکروساختار دانه ها و رسوبات سبب
4 می شود. همچنین (HAZ) 3 و تحت تاثیر حرارت (TMAZ) ایجاد نواحی مختلفی از جمله دکمه جوش 2، ترمومکانیکال
این نکته قابل ذکر می باشد که سمتی از جوش که در آن جهت چرخش ابزار با جهت جوشکاري یکسان است، سمت
نامیده می (R.S) و سمتی که در آن جهت چرخش ابزار عکس جهت جوشکاري می باشد، سمت پسرو 6 (A.S) پیشرو 5
شود[ 4]. در شکل شماره 2 این نواحی مشخص شده است.
[ شکل 1 : شمایی از جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی[ 3] شکل 2 : نواحی مختلف در جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی[ 4
1The Welding Institu2Nugget 3Thermo-Mechanically Affected Zone4Heat Affected Zone
5Advancing side 6Retreating side
همایش صنایع معدنی، خرداد 1389 ، دانشگاه شهید باهنر کرمان
در تحقیقات اخیر یک مدل جریان حرارتی عددي 3 بعدي براي جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی آلیاژهاي آلومینیوم ارائه
: [ شده است[ 5
q =4/3π μPNR (1)
شعاع نگه دارنده می باشد. R سرعت چرخشی و N ، فشار اعمالی P ، ضریب اصطکاك μ ، گرماي ورودي q در رابطه بالا
طبق رابطه (Q) گرماي ورودي بر واحد طول باشد، سپس گرماي ورودیدر حرکت جوشکاري q با توجه به معادله ( 1) اگر
2بدست می آید:
Q = α = π αμ (2)
سرعت پیشروي جوشکاري می باشد. V بازده حرارت ورودي و α به طوري کهدر این رابطه
مواد و روش تحقیق
ماده مصرفی و شرایط جوشکاري :در این تحقیق ورق آلومینیوم 5083 با ضخامت 5 میلیمتر مورد استفاده قرار
گرفت، به طوري که ترکیب شیمیایی این ورق با آنالیز کوانتومتري اندازه گیري و در جدول شماره 1ذکر شده است.
500 میلیمتر به طور عمود بر جهت نورد از ورق اولیه برش داده شد. این ورق ها به صورت جفت × ورق هایی در ابعاد 110
در کنار هم درون فیکسچري که بر روي میز دستگاه فرز نصب گردیده بود،قرار گرفتند که به صورت شماتیکی در شکل
شماره 3 نشان داده شده است.در این جوشکاري یک ابزار غیر مصرفی(پین و نگهدارنده) مورد استفاده قرار گرفت که در
جدول شماره 2 مشخصات کامل این ابزار ذکر شده است.
جدول 1 : ترکیب شیمیایی ورق 5083 مورد استفاده
عنصر Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Pb Zn Ti Al
0/116 0/452 0/0268 0/722 4/38 0/0935 0/005 0/417 0/25 0/ باقیمانده 0194
درصد
وزنی(%)
جدول 2 : مشخصات ابزار دستگاه
شکل 3 : شمایی از ورق هاي جفت شده جهت جوشکاري
ورق ها قبل از جوشکاري در محلول هیدروکسید سدیم به مدت 10 الی 15 ثانیه شستشو داده شد تا کلیه اکسیدها و
ناخالصی ها و چربی ها از سطح ورق زدوده شوند. متغییرهاي جوشکاري و علائم مورد استفاده طبق جدول شماره 3 می
باشد.
جنس پین
ارتفاع پین
(میلیمتر)
قطر پین
(میلیمتر)
قطر شولدر
(میلیمتر)
29/95 5/72 4/85 H فولاد 13
بررسی تاثیر سرعت پیشروي...
جدول 3: پارامترهاي جوش
سرعت پیشروي
(mm/min)
نیروي اعمال
(KN)
زاویه انحرافپین
(°)
سرعت چرخشی
(rpm)
کد جوش
F1 400 2 11/435 20
F2 400 2 11/435 32
F3 400 2 11/435 50
F4 400 2 11/435 63
بررسی ریز ساختاري :سطح مقطع جوش ها به صورت عمود بر جهت جوشکاري براي آنالیز و بررسی ریزساختاري
برش و سپس به کمک سمباده هاي شماره 240،400،600،800،1000 سمباده زنی شد. بعد از پولیش، به نمونه ها به عنوان
قطب مثبت و فولاد زنگ نزن به عنوان قطب منفی در یک سلول حاوي محلول 30 % اسید نیتریک + متانول به مدت 3
7 ولت اعمال شد. سپس به مدت 5 ثانیه در محلول 10 % اسیدنیتریک + آب مقطر غوطه ور شده تا / دقیقه، ولتاژ 5
محصولات خوردگی از سطح زدوده شوند. در نهایت با میکروسکوپ نوري ساختار سطح مقطع نواحی مختلف جوش و
فلز پایه مورد بررسی قرار گرفت.
2/ آزمون میکروسختی : در این آزمون بار 200 گرم براي مدت 15 ثانیه در خط وسط سطح مقطع و در فاصله 5
میلیمتري از سطح جوشاعمال شد تا پروفیل سختی بدست آید. سختی از مرکز جوش در نقاطی با فاصله 1 میلیمتر از هم در
دو سمت پیشرو و پسرو اندازه گیري شد.
آزمون کشش :در شکل شماره 4 یک نمونه کشش و نحوه برش نمونه هاي کشش از جوش نشان داده شده است. کلیه
آماده شدند[ 6]. آزمون کشش با سرعت ثابت DIN 50120 Part نمونه هاي آزمون کشش بر حسب استاندارد 2
1 در دماي محیط براي فلز پایه و کلیه جوش ها انجام شد. mm/min
شکل 4 : نمونه آزمون کشش، ابعاد و نحوه برش از جوش
نتایج و بحث
و ضریب (α) میکروساختار و گرماي ورودي :با توجه به روابط 1 و 2 و با فرض ثابت بودن بازده حرارت ورودي
گرماي ورودي کلیه جوش ها طبق جدول 4 می باشد. ،(μ) اصطکاك
همایش صنایع معدنی، خرداد 1389 ، دانشگاه شهید باهنر کرمان
جدول 4 : مقایسه گرماي ورودي در جوش هاي نهایی
گرماي ورودي جوش F گرماي ورودي در مقایسه با 1
F1 = 20
F2 = 32
F3 = 50
F4 = 63
بوده که کمترین سرعت پیشروي را داراست و کمترین گرما در F بر طبق جدول 4 بیشترین گرماي ورودي در جوش 1
به ناحیه جوش وارد می شود که داراي بیشترین سرعت پیشروي است. بنابراین در این جوشکاري هرگاه سایر F جوش 4
پارامترهاي جوشکاري از جمله سرعت چرخشی، زاویه انحراف پین و نیروي اعمالی به پین ثابت باشد، با کاهش سرعت
پیشروي گرماي ورودي به قطعه افزایش می یابد به خاطر این که با کاهش سرعت پیشروي پین در حین جوشکاري، مدت
زمان اصطکاك بین پین و نمونه افزایش یافته که این امر سبب تولید گرماي بیشتري در حین جوشکاري می شود.
شکل شماره 5شامل تصاویر میکروسکوپی از فلز پایه و ناحیه دکمه جوش ها می باشد و در جدول 5 نیزمیانگین عدد اندازه
دانه فلز پایه و ناحیه دکمه جوش ذکر شده است.
a) فلز پایه : e)F4b)F1c)F2 d)F شکل 5 : میکروساختار فلز پایه و دکمه جوش 3
جدول 5 : عدد اندازه دانه
فلز پایه F1 F2 F3 F4
6/8 8/75 8/895 9/05 9/25 میانگین عدد اندازه دانه
بررسی تاثیر سرعت پیشروي...
در شکل شماره 6 ساختار نواحی دکمه جوش و ترمومکانیکال کلیه جوش ها و در شکل شماره 7 نواحی تحت تاثیر
حرارت و ترمومکانیکال نشان داده شده است.
a)F1 b)F2 c)F3 d)F شکل 6 : ساختار نواحی دکمه جوش و ترمومکانیکال 4
a)F1 b)F شکل 7 : نواحی ترمومکانیکال و تحت تاثیر حرارت 3
همایش صنایع معدنی، خرداد 1389 ، دانشگاه شهید باهنر کرمان
در جوش هاي اصطکاکی اغتشاشی در منطقه دکمه جوش دانهها کاملاً هم محور وریز هستند که اندازه دانهها کوچکتر از
دانههاي فلز پایه و نشانهاي از وقوع تبلورمجدد دینامیکی در این ناحیه بوده که با کاهش گرماي ورودي دانه ها ریزتز می
شوند. اما در مورد ناحیه ترمومکانیکال دانههاي کشیده شده در سمت سیلان ماده، مشخصه بارز این منطقه است که با
وجود تغییر فرم پلاستیکی شدید، تبلورمجدد دینامیکی در این منطقه رخ نداده و لذا دانه ها همچنان شکل کشیده خود را
.[ حفظ نمودهاند[ 7,3
آزمون میکروسختی : در شکل 8 منحنی هاي میکروسختی در نواحی مختلف جوش ها با یکدیگر مقایسه شده است.در
کلیه جوش ها، سختی در نواحی تحت تاثیر حرارت و ترمومکانیکال نسبت به فلز پایه شروع به کاهش کرده تا اینکه در
ناحیه دکمه جوشمقدار سختی شروع به افزایش می کند[ 8]. در مرکز جوش این افزایش سختی در بالاترین مقدار قرار
داراي F و 1 F برابر با فلز پایه و جوش هاي 2 F بالاتر از سختی فلز پایه، 3 F داشته، به طوري که سختی در مرکز جوش 4
سختی پایین تري نسبت به فلز پایه می باشد.
علت افزایش سختی در ناحیهدکمه جوش ناشی از این بوده که هم اندازه دانه و هم کارسختی باقیمانده در فرآیند اغتشاش
کاهش یافته که بر اثر تغییر فرم پلاستیکی شدید و گرماي اصطکاکی در حین جوشکاري ایجاد می شود. این ناحیه داراي
دانسیته پایینی از ذرات درشت و دانسیته بالایی از ذرات ریز می باشد. پروفیل سختیاساسا به دانسیته نابجایی ارتباط دارد،
چون که مکانیزم سختی حاکم بر آلومینیوم هاي عملیات حرارت ناپذیر، کرنش سختیمی باشد[ 9]. بیشترین میزان سختی
در مرکز دکمه جوشو کمترین میزان سختی در ناحیه ترمومکانیکال در قسمت پسرورخ می دهد. کاهش سختی در ناحیه
ترمومکانیکال مربوط به انحلال ذرات فاز دوم و خشن شدندانه ها بوسیله شرایط ترمودینامیکی می باشد، هر چند دانسیته
.[ نابجایی در این ناحیه پایین بوده که احتمالا ناشی از بازیابی دینامیکی و تبلور مجدد است[ 9
شکل 8 : مقایسه منحنی هاي میکروسختی
بررسی تاثیر سرعت پیشروي...
آزمون کشش : در جدول شماره 6 نتایج حاصل از آزمون کشش ذکر شده است. در کلیه جوش ها شکست در ناحیه
جوش و در قسمتپسرورخ داده به طوري که شکست از انتهاي مرکز جوش آغاز و در 3 تا 4 میلیمتري از سطح مرکز جوش
ختم می شود.
جدول 6 : نتایج تست کشش در سرعت ثابت
استحکام
(Mpa) نهایی
استحکام
(Mpa) تسلیم
درصد ازدیاد
طول
مسیر شکست
انتها ابتدا
B.M 330 288 14/7 - -
F1 228 196 7/ 3میلیمتر از مرکز مرکز جوش 5
F2 248 219 7/ 3میلیمتر از مرکز مرکز جوش 9
F3 278 248 11/ 3میلیمتر از مرکز مرکز جوش 2
F4 290 258 13/ 3میلیمتر از مرکز مرکز جوش 7
در آزمون کشش شکست در قسمت پسرو رخ داده که نشان دهنده ضعیف بودن این ناحیه نسبت به قسمت پیشرو می باشد.
با توجه به نتایج حاصل از آزمون میکرو سختی(که قسمتپسروداراي سختی پایین تري نسبت به پیشرومی باشد) مشاهده شد
که شکست در ناحیه اي رخ داده که داراي پایین ترین مقدار سختی می باشد. شکست در کلیه جوش ها به صورت مورب
رخ بوده، به طوري که از انتهاي مرکز جوش شروع و در فاصله 3تا 4 میلیمتري سطح ختم می شود.
بسیاري از مطالعات نشان دادند که دانه هاي تبلورمجدد یافته دینامیکی در طی اغتشاش در جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی
شکل گرفته اند. بعد از عبور ابزار جوشکاري، این دانه هاي تبلورمجدد شده دینامیکی در طی سرد شدن سیکل حرارتی
رشد می کنند. این بدان معناست که گرماي ورودي بیشتر باعث بزرگ شدن دانه ها با یک دانسیته پایین نابجایی ها و ریز
.[ مرزها در ناحیه اغتشاش می شود[ 10
آلیاژهاي آلومینیوم به طور کلی با یک افزایش در اندازه دانه شکننده می شوند، به خاطر اینکه شکست بین دانه اي به
آسانی رخ می دهد و همینطور اندازه دانه هاي فرعی با افزایش گرماي ورودي در طی جوشکاري افزایش می یابد[ 10 ].با
می باشد. بنابراین با افزایش گرماي ورودي، دانه ها F1>F2>F3>F توجه به جدول 4میزان گرماي ورودي به صورت 4
بزرگتر می شوند که در تصاویر میکروسکوپی شکل 5 این رشد دانه ها در ناحیه اغتشاشات نشان داده شده است.
نتیجه گیري
1. در جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی در منطقه دکمه جوش کلیه دانه ها داراي ساختار ریز و هم محوري می باشند که با
افزایش سرعت پیشروي، گرماي ورودي کاهش یافته و دانه ها ریزتز می شوند.
2. ناحیه ترمومکانیکال داراي دانه هاي کشیده اي بوده و تبلور مجدد دینامیکی در این ناحیه رخ نمی دهد.
3. بیشترین میزان سختی در مرکز جوش و کمترین سختی مربوط به ناحیه ترمومکانیکال می باشد، که با ریز شدن دانه ها
میزان سختی افزایش می یابد.
همایش صنایع معدنی، خرداد 1389 ، دانشگاه شهید باهنر کرمان
4. خواص کششی جوش ها به سرعت پیشروي در جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی وابسته بوده به طوري که با افزایش
سرعت پیشروي، خواص مکانیکی جوش ها بهبود می یابد.
5. سختی و خواص کششی ناحیه پسرو نسبت به پیشرو پایین تر می باشد.
مراجع
1. J.Randoloh Kissell.Robert L.Ferry,Aluminum Structures, 1995, John Wiley&Sons
Inc, united states of america, PP.10.13.
2. Brian M.Salerno , Aluminum Structure Design And Fabrication Guide, U. S . Coast
Guard.
3. R.S. Mishra and Z.Y. Ma, “Friction stir welding and processing”, Materials Science
and Engineering, 50, 2005, 1–78.
4.C. A. Widener,"Evaluation of post-weld heat treatments for corrosion protection in
friction stir welded 2024 and 7075 Aluminum Alloys",Thesis on Doctor of Philosophy,
Wichita State University, USA, 2005.
5.Y.G.Kim,H.Fujii,T.Tsumura,T.Komazaki and K.Nakata,“Three defect types in
friction stir welding of aluminium die casting alloy”, Materials Science and Engineering
, 415, 2006, 250-254.
6. Din Handbook welding 1, 50121 Part 1, published by DIN Deutsches Institut fur
Nurmung e.v., January 1978.
7. Tomotake Hirata, Taizo Oguri, Hideki Hagino, Tsutomu Tanaka,Sung Wook Chung,
Yorinobu Takigawa and Kenji Higashi, “Influence of friction stir welding parameters on
grain size and formability in 5083 aluminum alloy”, Materials Science and Engineering,
456, 2007, 344–349.
8. M. Ericsson and R. Sandstrom, “Influence of welding speed on the fatigue of friction
stir welds,and comparison with MIG and TIG”, International Journal of Fatigue, 25
,2003, 1379–1387.
9. M.P. Miles, B.J. Decker and T.W. Nelson, “Formability and Strength of Friction-Stir
Welded Aluminum Sheets”, Metallurgicall and Materials Transaction, 35, 2004,
3461,3468.
10.Yutaka S. Sato, Yusuke Sugiura, Yohei Shoji, Seung Hwan C. Park,Hiroyuki
Kokawa and Keisuke Ikeda, “Post-weld formability of friction stir welded Al alloy
5052”, Materials Science and Engineering, 369 ,2004, 138–143.

لطفا در صورت تمایل به آموزش دوره های بازرسی جوشکاری  و یا صدور مدارک ASNT به شماره 09179147053 تماس حاصل فرمایید. با تشکر قدمی

ماشين كاري با جت آب (water get machining – whm)

از آب براي برش استفاده مي شود. آب با فشار زياد در حدود 4000-2000 بار در يك مسير پيوسته وارد منطقه ماشينكاري مي شود كه در اينجا عمل براده برداري توسط كار مكانيكي است زيرا آب بطور مكانيكي بيرون مي آيد. آب به عنوان ابزار برش استفاده مي گردد. آب بعنوان ابزار برش در مسير پيوسته و كنترل شده اي از نازل با مجراي ريز با سرعت معادل سه برابر سرعت صوت و فشار 2000 تا 4000 بار خارج مي شود و به قطعه كار وارد مي شود .

فرايند برش با آب خالص براي مواد با استحكام كم مثل كاغذ فايبر گلاس و مقوا بكار مي رود به اين روش ماشينكاري هيدروديناميك يا برش با ماايع گفته مي شود.

موقعي ك نيروي موضعي ذره اي سيال از مقاومت پيوندهاي ريز ساختار ماده بيشتر باشد باعث جدائي اتمها مولكولهاي ماده گرديده و سايندگي يا برش تحقق مي يابد.

آلياژ‌هاي حافظه دار عنوان گروهي از آلياژها مي‌باشد كه خواص متمايز و برتري نسبت به ساير آلياژها دارند. عكس‌العمل شديد اين مواد نسبت به برخي پارامترهاي ترموديناميكي و مكانيكي و قابليت بازگشت به شكل اوليه در اثر اعمال پارامترهاي مذكور به گونه‌اي است كه رفتار موجودات زنده را تداعي مي‌نمايد. وقتي يك آلياژ معمولي تحت بار خارجي بيش از حد الاستيك قرار مي‌گيرد تغيير شكل مي‌دهد. اين نوع تغيير شكل بعد از حذف بار باقي مي‌ماند. آلياژهاي حافظه دار، منجمله نيكل – تيتانيم و مس – روي – آلومينيم، رفتار متفاوتي از خود ارائه مي‌نمايند. در دماي پائين يك نمونه حافظه دار مي‌تواند تغيير شكل پلاستيك چند درصدي را تحمل كند و سپس به صورت كامل به شكل اوليه در دماي بالا برگردد و اين تنها با افزايش دماي نمونه ممكن است.

جوشکاری چدن

Welding Cast Iron

مقدمه:

اولین قدم در انتخاب نوع فرایند جوشکاری و مواد مصرفی جوش برای جوشکاری چدن مشخص نمودن نوع چدن و درجه آن است.

مطالب این کتاب شامل همه انواع چدنهایی که در بازار وجود دارد نمی شود (جدول شماره یک)، اما اکثر چدنها از جمله چدن خاکستری، چدن نرم یا داکتیل چدن چکش خوار یا مالیبد، چدن سفید و چدن باگرافیت فشرده را پوشش می دهد.

چدن را می توان به عنوان یک آلیاژ برجسته از عناصر آهن، کربن و سیلیکون در نظر گرفت. از نظر تجاری کلیه فلزات شامل عنصر منگنر و شاید آلیاژی از نیکل، کرم، مس، مولیبدن، قلع، آنتیوان، وانادیوم و همچنین بعضی از عناصر دیگر که هم به صورت جداگانه و هم بصورت ترکیبی می توانند  در فرایند تولید به این فلزات اضافه شوند.

چدن با افزودن مقدار زیادی کربن به یک ساختار فولاد اوستنیت تولید می شود. در حین انجماد یک بخش از این کربن اضافی از فلزات مذاب به صورت کاربید آهن[1] و یا به صورت گرافیت جدا شده و شکل می گیرد. فرمی که کربن به خود می گیرد توسط سرعت سرد شدن تعیین می گردد. بدین معنی که اگر سرعت سرد شدن مذاب زیاد و سریع باشد، کربن بصورت کاربید آهن خواهد بود و در صورتی که سرعت سرد شدن آرام و آهسته باشد کربن بصورت گرافیت (پولک)[2] خواهد بود

متالوژي پودر

متالوژي پودر

تاريخچه متالوژي پودر

تولید قطعات با پودربه بیش از پنج هزار سال پیش می رسد ، هم اکنون ستون آهنی با وزنی حدود شش تن در شهر دهلی هندوستان وجود دارد که  در هزار و ششصد سال پیش به همین طریقه (متالورژی پودر)  تهیه شده است .

در اواخر قرن هیجدهم ولاستون کشف کرد که می توان پودر فلز پلاتین را (که در طبیعت به صورت آزاد شناخته شده بود) پس از تراکم و حرارت دادن ، در حالت گرم با چکش کاری به بلوک تبدیل کرد . ولاستون جزییات متد خود رادر سال 1829 ، منتشر کرد و اهمیت فاکتورهایی نظیر اندازه دانه ها ، متراکم کردن پودر باوزن مخصوص بالا و اکتیویته سطحی و غیره ... را توضیح داد.

همزمان با ولاستون و به طور جداگانه متالورژیست برجسته روسی پیوتر زابولفسکی در سال 1826 ، از این روش برای ساختن سکه ها و نشان ها از جنس پلاتین ، استفاده کرد.

در نیمه قرن نوزدهم ، متخصصین متالورژی به روش های ذوب فلزات با نقطه ذوب بالا دست یافتند و همین مساله باعث شد که مجددا استفاده از متالورژی پودر محدود شود هر چند تقاضا برای تولید قطعاتی مانند تنگستن از طریق متالورژی پودر ادامه یافت .

آموزش جوش آلومنیوم با برق

آلومنییوم فلزی سفید رنگ است ، قابلیت هدایت الکتریکی وحرارتی آلومنییوم زیاد بوده و در مجاورت هوا قشری به نام اکسید آلومینیوم روی آن را می پوشاند. که ضخامت آن 002/0 میلیمتر می باشد. و آلومینیوم را در مقابل بسیاری از گازها و مایعات محافظت می کند.
درجه ذوب آلومینیوم C 658 سانتیگراد است ، درجه ذوب اکسید آلومینیوم در حدود 2000 درجه سانتی گراد می باشد. برای بر طرف کردن این اکسید که مانع عمل جوش کاری می باشد از پوشش هائی که تولید سربارهای مخصوص می نماید استفاده می کنند وگرد آلومینیوم یا گرد جوشکاری آلومینیوم بر طرف کننده قشر اکسید شده و کثافات سطحی می باشد.

انتخاب الکترود برای جوشکاری آلومینیوم با برق

الکترودهائی که برای جوشکاری آلومینیوم استفاده می شود دارای پوشش ضخیم بوده و جنس آن حدود 95% آلومینیوم و 5% سیلیسیوم می باشد . قطر الکترود را مناسب با ضخامت قطعه کار باید انتخاب کرد. چون پوشش الکترود رطوبت را جذب می کند باید آن را حتماً درمحل خشک نگهداری کرد. الکترودهای مرطوب را می توان در درجه حرارت 200 درجه سانتی گراد خشک کرد. زاویه الکترود نسبت به قطعه کار در جوش آلومینیوم حدود 45 درجه می باشد. برای ایجاد قوس الکترود و کار، نوک الکترود و کار را باید با برس سیمی یا کاغذ سمباده تمیز کرد.

طریقه جوشکاری آلومینیوم با برق

آشنائی با جوشکاری مقاومتی

کلیه جوش های مقاومتی بر این اساس استوارند که وقتی یک جریان الکتریکی بخواهد از فلزی عبور کند, مقاومت فلزدر برابر عبور این جریان , آن را گرم خواهد کرد. با اعمال جریان کافی ، دمای ایجاد شده در فلز به حدی می رسد که باعث ذوب آن گردیده و جوشکاری را ممکن می سازد.

اصطلاح"جوشکاری مقاومتی "شامل روشهای گوناگونی بوده و تحت اسامی مختلفی از جمله :

جوشکاری سر به سر فشاری، سر به سر لحظه ای ,درز جوش,نقطه جوش برجسته,نقطه جوش خازنی,جوش مقاومتی از نوع پینی,جوش مقاومتی به کمک ورقه نازک فلزی و...ارائه می گردد.برخی از این اسامی , نام های داده شده از طرف انجمن آمریکائی جوشکاری بوده و بقیه مربوط به اصطلاحاتی است که در کارگاههای جوشکاری به آنها داده شده است.

تحليل فرآيندهاي قالبسازي

- انواع قالبها

- قالبهاي پلاستيك

- قالبهاي ترموپلاستيك

- قالبهاي باكاليت

- فرآيند دايكاست

-قرآيند اكستروان

- فرآيند ريخته گري

- قالبهاي فلزي

- قالبهاي سمبه ماتريس

- قالبهاي برش

- قالبهاي خمش

- قالبهاي كشش

- قالبهاي فرم

- طراحي قالب

- مواد و جنس قالب

- برآورد هزينه - توجيه اقتصادي - بهره وري قالب

- ساخت قالب

- مونتاژ

- تست

- منابع

انواع قالبها

قالبهاي پلاستيك

پلاستيك ها به دو گروه تقسيم مي شوند:     

ترموپلاستيك

ترموست (باكاليت)

سخت کردن شعله ای

8-1 : مقدمه

سخت کردن شعله ای یک فرایند عملیات حرارتی سطحی  یا موضعی است که در آن یک لایه نازکی از سطح قطعه فولادی را توسط شعله حاصل از سوخت یک گاز قابل احتراق نظیرگاز طبیعی تا دمایی بالاتر از دمای بحرانی A3 حرارت داده و پس از آستنیته شدن ، آن را سریع سرد می کنند . بدین  ترتیب سطح قطعه یا محل مورد نظرمارتنزیت شده و از سختی و مقاومت به سایش خوبی برخوردار خواهد شد . از سوی دیگر مغز قطعه  ساختار  اولیه خود را حفظ کرده و لذا می تواند مقاومت به ضربه خوبی راداشته باشد . به علاوه ، چنین فرایندی استحکام خمشی و پیچشی و عمر خستگی قطعه را افزایش می دهد .  سخت کردن شعله ای در ارتباط با دامنه وسیعی از قطعات و آلیاژهای آهنی و برای یک یا چند مورد از موارد زیر استفاده می شود .

• به دلیل اینکه قطعه آنقدر بزرگ است که عملیات حرارتی حجمی متداول غیر ممکن بوده و یا اقتصادی نیست . به عنوان مثال چرخ دنده های بزرگ ، قالبهای بزرگ و غلطکها .
• زیرا فقط یک قسمت یا ناحیه کوچکی از قطعه نیاز به عملیات حرارتی دارد و یا اینکه عملیات حرارتی حجمی کارکرد قطعه را کاهش می دهد . به عنوان مثال شافتها و اهرمها که باید سطوحی مقاوم دربرابر سایش داشته باشند .
• زیرا حصول  و یا کنترل دقت ابعاد مورد نیاز برای قطعه توسط عملیات حرارتی حجمی متداول غیر ممکن و یا مشکل است . به عنوان مثال ، یک  چرخ دنده بزرگ با طراحی پیچیده که در این حالت سخت کردن شعله ای دنده ها اثری روی ابعاد چرخ دنده نمی گذارد .

زیرا استفاده از سخت کردن شعله ای این امکان را فراهم می سازد که قطعه از مواد ارزانتری ساخته شده و لذا هزینه کلی ساخت قطعه  کاهش یابد . این فرآیند موجب می شود که همان مجموعه خواص سایشی _ ضربه ای فولاد آلیاژی به فولادهای ارزانتر داده شود . در چنین شرایطی بدون اینکه در سطح قطعه اکسایش و یا کربن زدایی رخ دهد ، می توان قطعه مورد نظر را عملیات حرارتی کرد و لذا هزینه های سنگین تمیز کاری حذف شود .

بازرسي‌هاي مخزن فشاري با استفاده از آرايه‌هاي مرحله‌بندي شده فراصوتي

چكيده:

ارايه‌هاي مرحله‌بندي شده، مزاياي فني مهمي را بر بازرسي‌هاي جوش در فراصوت قراردادي ارائه مي‌دهند. اشعه‌هاي آرايه‌ مرحله‌بندي شده مي‌توانند هدايت،‌ پويش، رويش و به طور الكترونيكي متمركز شوند. هدايت و فرمان اشعه امكان بهينه‌سازي زواياي اشعه را به طور فراصوي و از طريق جهت‌يابي آنها عمود بر نقايص پيش بيني شده مخصوصاً عدم ذوب فراهم مي‌كند. پويش الكترونيكي (خطي) امكان پوشش بسيار سريع جوش‌ها را فراهم مي‌كند. هدايت اشعه مي‌تواند براي انتقال و نگاشت جوش‌ها در زواياي مناسب به مننظور بهينه‌سازي احتمال آشكارسازي نقايص بكار رود. تمركز الكترونيكي امكان بهينه‌سازي شكل و اندازه اشعه را در مكان نقص منتظره و نيز بهينه‌سازي احتمال آشكارسازي را فراهم مي‌كند. به طور كلي استفاده از آرايه‌هاي مرحله‌بندي شده امكان بهينه‌سازي كشف نقص را هنگام به حداقل رساندن زمان بازرسي فراهم مي‌كند.

رشد صنعت فولاد و آهن همراه با وضع اقتصادي مستحكم، در بسط و پيشرفت صنعتي يك كشور نقش مهمي را داراست. كوشش هر كشوري در اين است كه براي پيشرفت و ترقي بيشتر در جهان صاحب صنايع آهن و فولاد شخصي باشد. اين جنبش و كوشش به طور مخصوصي بعد از جنگ جهاني اول هويدا شد. در فاصله بين سال هاي 1920 و 1929 توليد به طور پيوسته توسعه يافت و 72 ميليون تن به 5/120 ميليون در سال بالغ گرديد، ولي در اثر بحران شديد و ناگهاني اقتصادي در سال 1929 اين توليد بين سال هاي 1930 به 50 ميليون تن كاهش يافت. مجدداً در سال هاي بعد از اين ميزان توليد افزايش يافت، به طوري كه در سال 1938 به 110 ميليون تن رسيد كه از اين مقدار، ايالات متحده 29 ميليون تن، آلمان غربي 23 ميليون تن، شوروي سابق 18 ميليون تن، بريتانياي كبير (انگليس) 5/10 ميليون تن، فرانسه 5/6 ميليون و باقيمانده به وسيله بيست كشور توليد كننده جزء توليد شده بود. 30 سال بعد از جنگ جهاني اول كه تأثير عميقي بر شبكه اقتصادي اكثر كشورهاي جهان داشت، وضع تحول توليد بسيار مختلف بود

فولادهای زنگ نزن آستنیتی در حین جوشکاری بشدت مستعد ترک گرم میباشند. بدین منظور در اغلب موارد برای جوشکاری این فولادها از فلز پرکننده ای استفاده میشود که جوش حاصل از آن دارای مقداری فاز فریت باشد. فاز فریت در احتمال ایجاد ترک گرم در جوش فولادهای زنگ نزن آستنیتی نقش موثری ایفا میکند. فریت در مقایسه با آستنیت، ناخالصیهایی مانند گوگرد، فسفر، سرب و قلع را بهتر در خود حل میکند. این عناصر میتوانند از ساختار خارج شده و در مرزدانه ها فازهای ثانویه با دمای ذوب پایین تشکیل دهند. این فازها در خلال سرد شدن فلز جوش میتوانند ایجاد ترک گرم نمایند. این موضوع، در ادامه مطلب تشریح شده است.

نگرش كلي بر توربين‌هاي گاز

دنياي توربين گاز اگر چه دنياي جواني است ليكن با وسعت كاربردي كه از خود نشان داده، خود را در عرصه‌ي تكنيك مطرح كرده است . زمينه‌هاي كاربرد توربين‌هاي گاز در نيروگاه‌ها و به‌خصوص در مواردي كه فوريت در نصب و بارگيري مدنظر است مي‌باشد. همچنين‌ به عنوان پشتيبان واحد بخار و نيز مواقعي كه شبكه سراسري برق از دست مي‌رود يعني در خاموشي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

مضافاً اين‌كه توربوكمپرسورها كه از انرژي حاصله روي محور توربين براي تراكم و بالا بردن فشار گاز استفاده مي‌شود، در سكوهاي دريايي ، هواپيماها و ترن‌ها استفاده مي‌شود .

جریان در کمپرسورهای سانتریفوژ:

  کمپرسورهای سانتریفوژ ممکن است در توربوفن ها بعنوان کمپرسورهای فشار بالا در پائین دست طبقات چندتای کمپرسور های محوری کاربرد داشته باشد. در بعضی کاربردهای مربوط به توربین گاز و موتور جهت یک کمپرسور سانتریفوژ یک یا دو طبقه ای بعنوان کل سیستم تراکم به خدمت گرفته می شود.

 کمپرسورهای سانتریفوژ بطور محسوسی با انواع محوری خود تفاوت دارند. افزایش فشار بازای هر طبقه بطور قابل توجهی بالاتر از کمپرسورهای محوری باشد، مسیر جریان دارای یک افزایش قابل توجه در شعاع، از ووردی به خروجی بوده و جریان بصورت محوری وارد روتور یا Impeller شده و آن را بصورت شعاعی ترک می کند. در بسیاری از کاربردهای جریان سپس از میان یک دیفیوزر پره دار عبور می کند. با افزایش شعاع مسیر جریان فاصله محیطی بین تیغه ها نیز افزایش می یابد. برای جبران این و ثابت نگهداشتن مساحت مسیر جریان span تیغه روتور بطور قابل توجهی از ورودی به خروجی کاهش می یابد. علاوه بر این برای اینکه بارگذاری تیغه در سطح مطلوب باقی بماند، بدون اینکه جدایی رخ دهد، تیغه های جداکننده در قسمت انتهایی مسیر جریان روتور قرار داده شده است. همچنین تسمه های نگهدارنده نیز روی روتور وجود دارد این مشخصات هندسی می تواند موانعی را درمسیر جریان و با کاهش span به سمت لبه فرار ایجاد می کند.

جوشکاری زیرپودری

تاريخچه

در دهه 1930 تلاشهاي زيادي جهت مكانيزه كردن فرآيند جوشكاري قوسي انجام گرديد. با توجه به محدوديتهاي زير استفاده از الكترودهاي
پوشش دار ناممكن تشخيص داده شد.

1- با توجه به نارسانا بودن پوشش محافظ، تماس الكتريكي بين منبع تغذيه الكتريكي و الكترود غير ممكن است.

2- رول كردن الكترود موجب جدا شدن پوشش آن ميگردد.

3- تماس پوشش الكترود با قرقره هاي تغذيه كننده الكترود باعث خرد شدن پوشش مي شود.

در سال 1932 در ايالات متحده آمريكا با مدفون ساختن قوس الكتريكي و الكترود كربني در زير پوششي ضخيم از پودر محافظ، روش جوشكاري
زيرپودري اختراع گرديد. و در ميانه دهه 1930 به روشي اقتصادي جهت جوشكاري بدل گرديد.

در روش امروزين جوشكاري زير پودري، اتصال فلزات توسط گرماي حاصل از قوس الكتريكي بين الكترود فلزي بدون روكش و قطعه كار انجام

جوشکاری چدن

Welding Cast Iron

مقدمه:

اولین قدم در انتخاب نوع فرایند جوشکاری و مواد مصرفی جوش برای جوشکاری چدن مشخص نمودن نوع چدن و درجه آن است.

مطالب این کتاب شامل همه انواع چدنهایی که در بازار وجود دارد نمی شود (جدول شماره یک)، اما اکثر چدنها از جمله چدن خاکستری، چدن نرم یا داکتیل چدن چکش خوار یا مالیبد، چدن سفید و چدن باگرافیت فشرده را پوشش می دهد.

چدن را می توان به عنوان یک آلیاژ برجسته از عناصر آهن، کربن و سیلیکون در نظر گرفت. از نظر تجاری کلیه فلزات شامل عنصر منگنر و شاید آلیاژی از نیکل، کرم، مس، مولیبدن، قلع، آنتیوان، وانادیوم و همچنین بعضی از عناصر دیگر که هم به صورت جداگانه و هم بصورت ترکیبی می توانند  در فرایند تولید به این فلزات اضافه شوند.

چدن با افزودن مقدار زیادی کربن به یک ساختار فولاد اوستنیت تولید می شود. در حین انجماد یک بخش از این کربن اضافی از فلزات مذاب به صورت کاربید آهن[1] و یا به صورت گرافیت جدا شده و شکل می گیرد. فرمی که کربن به خود می گیرد توسط سرعت سرد شدن تعیین می گردد. بدین معنی که اگر سرعت سرد شدن مذاب زیاد و سریع باشد، کربن بصورت کاربید آهن خواهد بود و در صورتی که سرعت سرد شدن آرام و آهسته باشد کربن بصورت گرافیت (پولک)[2] خواهد بود.

بازرسي جريان گردابي(ET)

اساس روشهاي آزمون الكتريکي ( بازرسي جريان گردآبي ) بر اين است كه وقتي يك سيم پيچ حامل جريان متناوب، نزديك ماده‌اي تقريباً رسانا قرار داده شود، جريانهاي گردابي يا ثانويه در آن ماده القا خواهد شد. جريانهاي القايي، ميداني مغناطيسي ايجاد خواهند كرد كه در جهت مخالف ميدان مغناطيسي اوليه اطراف سيم پيچ است. تأثير متقابل بين ميدانها موجب ايجاد يك نيروي ضد محركه الكتريكي در سيم پيچ شده و در نتيجه سبب تغيير مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ خواهد شد. اگر ماده از نظر ابعاد و تركيب شيميايي يكنواخت باشد، مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ كاوشگر نزديك سطح قطعه در كليه نقاط سطح قطعه يكسان خواهد بود، به غير از تغيير اندكي كه نزديك لبه‌هاي نمونه مشاهده مي‌شود. اگر ماده ناپيوستگي داشته باشد، توزيع و مقدار جريانهاي گردابي مجاور آن تغيير مي‌كند و در نتيجه كاهشي در ميدان مغناطيسي در رابطه با جريانهاي گردابي به وجود مي‌آيد، بنابراين مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ كاوشگر تغيير خواهد كرد. مقاومت ظاهري سيم پيچ را مي‎توان با اندازه‎گيري ولتاژ درون آن تعيين نمود و از روي تحليل اين آثار مي‌توان در مورد كيفيت و شرايط قطعه كار نتيجه‌گيري كرد. اين روشها بسيار متنوع هستند و با وسيله و روش آزمون مناسب، مي‌‌توان آنها را براي آشكارسازي عيوب سطحي و زير سطحي قطعات و تعيين ضخامت پوشش فلزات به كار برد و اطلاعاتي در زمينه مشخصات ساختاري مانند اندازه دانه بندي و شرايط عمليات حرارتي به دست آورد. همچنين مي‌توان خواص فيزيكي مانند رسانايي الكتريكي، تراوايي مغناطيسي و سختي فيزيكي را تعيين كرد. اصول مورد استفاده در اين روش در شکل  نشان داده شده است

فهرست

-  قبل از مطالعه در مورد اين شغل چه چيزهايي بايد بدانيم ؟

-  به طور مشخص يك جوشكار چه كاري را انجام مي دهد ؟

-  چه خطرات ايمني و بهداشتي يك فرد جوشكار را تهديد مي كند ؟

-  آيا جوشكاري در دراز مدت اثرات سوئي بر روي سلامتي جوشكار دارد ؟

-  چه اقدامات پيشگيرانه اي مي توان انجام داد ؟

- روش هاي كار ايمن كه در حين عمليات جوشكاري بايد مد نظر قرار گيرند                    شامل چه مواردي است ؟

- چگونه مي توان اطلاعات بيشتري كسب نمود ؟

فریت

محلول جامد بین نشینی کربن در آهن با شبکه بلوری مکعب مرکز دار به فریت موسوم است.حلالیت کربن در آهن فریتی به مراتب کمتر از حلالیت آن در آهن آستنیتی است. به طوریکه حد حلالیت کربن در فریت حداکثر 0.02 درصد در 727 درجه سانتیگراد است که با کاهش دما به طور پیوسته کاهش یافته و در دمای اتاق به مقدار ناچیزی خواهد رسید.

آستنیت

آستنیت عبارتست از محلول جامد بین نشینی کربن در آهن با شبکه بلوری مکعبی با وجوه مرکزدار (fcc) است کربن با وارد شدن در شبکه بلوری آهن آستنیتی ، ناحیه تشکیل و پایداری آستنیتی را در فولادها گسترش می دهد . با اضافه شدن کربن ناحیه پایداری آستنیت از 912 تا 1394 درجه سانتیگراد که گستره تشکیل و پایداری آستنیت است ، به گستره وسیعی از دما و ترکیب شیمیایی افزایش می یابد .

ماتنزیت

در آلیاژهای آهن - کربن و فولادها ، مارتنزیت از سریع سرد کردن آستنیت بدست می آید . از آنجایی که دگرگونی آستنیت به مارتنزیت بدون نفوذ انجام می شود. بسته به ترکیب شمیایی آلیاژ، تا 2درصد کربن، مارتنزیت دقیقا همان ترکیب شمیایی آستنیت اولیه را دارد

کلیه جوش های مقاومتی بر این اساس استوارند که وقتی یک جریان الکتریکی بخواهد از فلزی عبور کند, مقاومت فلزدر برابر عبور این جریان , آن را گرم خواهد کرد. با اعمال جریان کافی ، دمای ایجاد شده در فلز به حدی می رسد که باعث ذوب آن گردیده و جوشکاری را ممکن می سازد.

اصطلاح"جوشکاری مقاومتی "شامل روشهای گوناگونی بوده و تحت اسامی مختلفی از جمله :

جوشکاری سر به سر فشاری، سر به سر لحظه ای ,درز جوش,نقطه جوش برجسته,نقطه جوش خازنی,جوش مقاومتی از نوع پینی,جوش مقاومتی به کمک ورقه نازک فلزی و...ارائه می گردد.برخی از این اسامی , نام های داده شده از طرف انجمن آمریکائی جوشکاری بوده و بقیه مربوط به اصطلاحاتی است که در کارگاههای جوشکاری به آنها داده شده است.

جوشکاری مقاومتی مزایای گوناگونی دارد. دراین روش عملیات به سرعت صورت پذیرفته , پیچیدگی فلز ناچیز بوده , مراحل عمل بسادگی قابل کنترل است وجوش یکنواخت می باشد .این طریقه جوشکاری بخصوص برای انجام عملیات خودکار بسیار مناسب می باشد.