مقاله بررسی آزمایشگاهی تأثیر جوش اصطکاکی (FSW) در ورق آلومینیومی بر امواج هدایت شده ی فراصوتی جهت آزمون های غیرمخرب

word قابل ویرایش
16 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

چکیده :
امروزه استفاده از آزمون غیرمخرب قابل اطمینان و مقرون به صرفه ، در صنایع هوا فضا، دریایی ، عمرانی و نفت و گاز، از اهم سزایی برخوردار است . جهت تأمین این نیاز صنعت ، شیوه های متنوعی جهت پایش سلامت سازه موجود می باشد. یکی از متد آزمونهای غیر مخرب ، استفاده از آزمون امواج هدایت شده ی فراصوتی بوده که به دلیل مشخصات خاص آن از قبیل قابلیت انت فواصل طولانی ، جهت پایش سازه های بزرگ بسیار مناسب است . تشخیص دقیق عیوب رخ داده در سازه نیازمند شناخت دقیق موج ، حین انتشار در سازه می باشد. در این مقاله تأثیر حضور جوش اصطکاکی در ورق بر روی مشخصه های موج منتشرشد بررسی قرار گرفته است . هدف از این مطالعه ، ارزیابی الگویی از موج دریافت شده در حضور جوش اصطکاکی در ورق می بتوان با استفاده از آن ، معیار استانداردی را جهت بررسی کیفیت جوش های اصطکاکی به کار رفته در صنایع نفت و گاز، ارائه بدین منظور آزمون امواج هدایت شده فراصوتی در دو حالت با و بدون وجود جوش ، بر روی ورق آلومینیوم انجام و سیگن دریافتی ثبت شده اند. سپس با استفاده از شیوه های پیشرفته ی پردازش سیگنال از قبیل فیلترینگ و تحلیل موجک ، سیگنال دریافتی مورد مطالعه و تحلیل قرار گرفته اند. تغییرات ایجاد شده در سیگنالهای دریافتی تطابق خوبی را با نتایج پیش بینی اساس تئوری حرکت امواج در ورق و نیز حل عددی روابط حاکم بر انتشار موج در ورق آلومینیومی ، دارا می باشد..
واژه های کلیدی : پایش سلامت سازه ، آزمون غیرمخرب ، آزمون امواج هدایت شده ی فراصوتی ، صنایع نفت و گاز، اصطکاکی

١- مقدمه
امروزه به منظور کاهش خطر خرابی مکانیکی و کنترل هزینه های نگه داری سازه هایی از قبیل هواپیما، کشتی خطوط لوله استفاده از تکنیکهای پایش سلامت سازه در حین کارکرد وبه کارگیری مواد هوشمند به شدت در افزایش است . پایش سلامت سازه در واقع شامل پایش تغییرات در سازه از طریق حس گرهای قرار داده شده بر روی یا جاسازی شده در داخل سازه می باشد. تکنیک امواج هدایت شده به دلیل توانایی آن در پایش سلامت یک محد گسترده و راحتی ایجاد و کاربرد آن ، یکی از شیوه های نوین و بسیار پرکاربرد می باشد. هر چند به دلیل انتشار ه چندین مود و خاصیت پراکنده شوندگی آنها، موج دریافتی بسیار پیچیده بوده و تحلیل آن مشکل است .
امواج هدایت شده فراصوتی به عنوان حوزه جدیدی از تحقیق در جامعه آزمون های غیرمخرب شناخته شده ان امواج فراصوتی در سازه های هدایت کننده ی موج مانند تیوب ها، لوله ها، و ورق ها و جود دارند. امواج هدایت امواجی هستند که در امتداد مرز یک سازه انتشار می یابند. امواج منتشر شده در داخل یک صفحه که دارای دو مرز موازی و بدون تنش می باشد، به عنوان امواج لمب (Lamb) شناخته می شوند که به نام مخترع آن نامیده شده ان امواج در واقع انتشار اغتشاشات الاستیک در یک ورق جامد با شرایط مرزی آزاد می باشند که بر حسب مودهای انتشار دو دسته ی متقارن و نامتقارن تقسیم می شوند. می توان گفت امواج هدایت شده از طریق بازتابهای متوالی از سطور ورق ، در طول محیط مورد آزمون منتشر می گردد.
به منظور آشنایی کلی با امواج هدایت شده و روابط تئوریک حاکم بر آن می توان به مقاله ی رز که در سال منتشر شده است رجوع کرد. در زیر خلاصه ای از روابط حاکم بر انتشار موج به منظور بدست آوردن سرعت های فازی گروهی و ترسیم نمودارهای پراکنده شوندگی ذکر شده است :
در صورتی که نمودارهای مربوط به سرعتهای فازی و گروهی بر حسب فرکانس ترسیم گردند می توان به نمود پراکندگی دست یافت . منظور از پراکنده شدن موج ، تغییر سرعت موج در صورت تغییر طول موج است . منظور از گروهی ، سرعت یک گروه یا دسته ی موج است در صورتیکه سرعت فازی به سرعت هر یک از محتوای فرکانسی موج دلالت دارد. معادلات حرکت موج در یک ورق ایزوتروپ الاستیک به صورت خلاصه در زیر آمده است : در یک ورق الاستیک ایزوتروپ با ضخامت h٢ نمودارهای مربوط به پراکندگی سرعت فازی ، با حل معادلات مرب پراکنده شوندگی قابل دست یابی است .

معادلات بالا نمودارهای پراکنده شوندگی مربوط به سرعت فازی را به ترتیب برای مودهای متقارن و نامتقارن
می دهد که در آن : (۲)

که در آن Cl سرعت موج لمب (سرعت فازی )، Cp سرعت موج اولیه (موج طولی ) و Cs سرعت موج دومی ( موج عرضی ) است .  نیز فرکانس دایره ای (رادیان /ثانیه ) موج منتشر شده است .
در واقع در یک ورق با ضخامت d و فرکانس آکوستیکی f تعداد معدودی از مودهای انتشار موجود است که با سرعتهای فازی مشخص تعیین می شوند که می توان توصیف کاملی از آن را در نمودارهای پراکنده شدگی مشاهده کرد.
هر منحنی بیانگر یک مود می باشد که با علائم An و Sn که به ترتیب مودهای متقارن و نامتقارن می باشند نام گذاری می شوند.
مودهای متقارن و نامتقارن ایجاد شده در هنگام انتشار امواج هدایت شده در محیط و امتداد انتشار و حرکت آنها در شکل (١) قابل مشاهده است .

دو مود اول منتشر شده از اهمیت بسیاری برخوردار است و لذا مودهای پایه نامیده می شوند. این دو مود در فرکانسهای بسیار پایین نیز وجود دارند. از این رو به منظور تحلیل ساده تر موج دریافتی ، معمولا با تحریک در فرکانسهای پایین از ایجاد مودهای بالاتر اجتناب می شود. از مود S٠ معمولا جهت تشخیص عیوب سطحی در سازه های فلزی استفاده می شود در صورتیکه مود A٠ نسبت به عیوب موجود در عمق ، حساسیت بالاتری داشته و نسبت به مود متقارن انرژی بیشتری دارد.
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای اولین بار برای آلیاژهای AL ابداع گشت و یک روش جوش کاری حالت جامد است . چون روش های جوشکاری فعلی برای جوش دادن آلیاژهای آلومینیوم که در هوا فضا کاربرد دارند، کفایت نمی کند . آلومینیوم های سری ٢٠٠٠و ٧٠٠٠ و ۶٠٠٠ را به عنوان آلومینیوم های غیر قابل جوش می شناسند. به خاطر ساختار میکروسکوپی ضعیف و خلل و فرج های که در منطقه FZ باقی می ماند و خواص منطقه جوش با فلز پایه قابل مقایسه نیست . بعضی آلومینیوم ها قابلیت جوشکاری دارند ولی در عوض با اکسیدهای سطحی مشکل بزرگی دارند که بر طرف کردن آن نیز گران می باشد . مجموع این عوامل دست به دست هم داد که در سال ١٩٩١ The (TWI)welding institute) روش FSWرا اختراع کرد.
ایده اصلی جوشکاری اصطکاکی بسیار ساده می باشد. یک وسیله دوار مصرف نشدنی (یک پین ویژه هم دندانه ) را در نظر بگیرید. دو فلزی را که می خواهند جوش بدهند در کنار هم محکم قرار می دهند و پین وار اتصال این دو فلز می شود و همراه با چرخش ، طول خط اتصال را طی می کند. پین دو عمل اصلی را انجام می ده
گرم کردن قطعه توسط اصطکاک
• حرکت دادن مواد به منظور اتصال
گرما به کمک اصطکاک بین پین و قطعه کار و تغییر فرم پلاستیک قطعه به دست می آید. حرارت متمرکز باعث نرم شدن مواد اطراف پین و به همراه حرکت دوار پین ، باعث حرکت مواد از جلوی پین به عقب پین می گردد اثر این پروسه اتصال در حالت جامد اتفاق می افتد به علت ساختار هندسی پین ، موادی که در اطراف پین حرک کنند به خوبی با یکدیگر ترکیب می شوند . در جوشکاری FSW مواد در گرمای بالا تغییر شکل زیادی می د ساختار نهایی ، دانه های کریستالی هم محور و خوبی دارد و همچنین دارای خواص مکانیکی مطلوبی است . W عنوان مهم ترین پیشرفت در اتصال فلزات در دهه ی اخیر مطرح بوده است و تکنولوژی “سبز” است که بازده انرژ دارد و در مقام مقایسه با سایر روش های جوشکاری متداول ،FSW انرژی بسیار کمتری مصرف می کند و هی محافظ یا سرباره ای استفاده نمی شود به همین علت دوست محیط زیست نامیده می شود و اتصال شامل هیچگو پر کننده ای نمی باشد و همچنین هر نوع آلومینیومی بدون دلواپسی از سازش پذیری ساختارش می توان به کار هر نوع آلومینیومی و کامپوزیتی می توانند به یکدیگر با سهولت وصل شوند و در مقایسه با روش جوش کاری اصط قدیمی ، که معمولا بر روی قطعات قرینه و کوچک که می چرخیدند و فشار داده می شدند تا جوش بخورند ، کاری اصطکاکی فعلی در انواع مختلف اتصالات مانند اتصال زیر، اتصال

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 16 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد