بخشی از مقاله
چکیده :
تعداد30 عدد تیر فولادی ST37 به ابعاد 400 20 20 میلی متر انتخاب گردید و تحت آزمون ارتعاش طولی و خمشی قرار داده شد. انجام این تحقیق به کمک دو نرم افزار NDTlabوLstress در کنار میکروفن ، ضربه زننده و وسیله ای جهت نگهداری نمونه انجام می شود. آزمایش یک بار قبل از جوشکاری قوس الکتریکی نمونه ها و بار دیگر پس از انجام جوشکاری نفوذی روی تسمه های فولادی انجام می گیرد. ارتعاش ایجاد شده روی نمونه ها بوسیله میکروفن ضبط شده و سپس به کمک نرم افزارهای فوق و به کمک روابط تیر تیموشنکو ، رابطه برنولی وتبدیل سریع فوریه ، تجزیه وتحلیل انجام گردید و نتایج در قالب فایل excel ارائه شد.
مقدمه
جوشکاری فنی است که توسط آن قطعات - عمدتا فلزی - از طریق ذوب موضعی بین آنها - به کمک مواد مصرفی یا بدون آنها - به یکدیگر متصل شده و قطعه واحدی را به وجود می آورند.
از جمله کاربردهای آزمونهای غیر مخرب میتوان به صنعت برق ، مهندسی عمران ، صنعت خودرو ، شبکه های انتقال آب و راه سازی ، صنایع گاز ، نفت ، لوله های نفت و گاز و صنعت هوانوردی اشاره کرد. آزمون های غیر مخرب با تکیه و استفاده از تشعشعات رادیویی ، صوت و خواص ذاتی مواد ،به آنالیز مواد و قطعات می پردازند. قسمت داخلی مواد و قطعات بوسیله تشعشعات رادیویی مانند اشعه ایکس، نوترون مورد بررسی قرار می گیرند
آزمون غیر مخرب ارتعاش که در تحقیق حاضر به آن پرداخته شده است با استفاده از قوانین مربوط به ارتعاش نظیر میرایی به بررسی خواص مکانیکی و عیوب قطعه جوشکاری شده می پردازد. دریافت صدایی که از به ارتعاش در آوردن تیرهای فولادی بوجود می آید به ما در آگاهی از وجود عیب در تیر فولادی کمک می کند. البته این صدای دریافتی به تنهایی نمی تواند بیانگر این مساله باشد ، به همین جهت با استفاده از نرم افزارهای NDTlab وLstress که تحت نرم افزار MATLAB نوشته شده اند پارامترهایی نظیر میرایی ارتعاش ، مدول برشی ، مدول الاستیسیته دینامیک و جرم حجمی تیر فولادی بدست می آید. محاسباتی که در نرم افزارهای NDTlabو Lstress انجام می گیرد بر پایه تئوری تیر تیموشنکو1، رابطه برنولی2 و تبدیل سریع فوریه3 می باشند.
روش تحقیق
تعداد 30 عدد نمونه فولاد ساده کربنی ST37به ابعاد20×20×420 میلیمتر بوسیله شعله اکسی استیلن برشکاری گردید و جهت رهگیری نمونه ها شماره گذاری شدند. نمونه های موجود توسط دو نوع الکترود E6013وE6010 - پاس ریشه - جوشکاری شدند .تحقیق حاضر از نظر ابزار آزمایش شامل یک سیستم الکترونیکی که شامل یک تقویت کننده ، یک آنالیز کننده سیگنال ، وسیله ای جهت خواندن فرکانس و ثبت آن و یک دریافت کننده سیگنال - میکروفون با دامنه بسامد بین - 10 HZ.20KHZ ، یک وسیله جهت ایجاد ارتعاش که این وسیله باید وزنی معادل 0/3یا 3درصد وزن ماده مورد آزمایش داشته باشد و در نهایت یک نگهدارنه قطع می باشد - شکل.[3 ] - 1در مواد ارتوتروپیک ، در جهات مختلف مدول الاستیسیته مختلف وجود دارد. به عنوان مثال در چوبها ،در جهات L ، R ، T مقدار مدول الاستیسیته متفاوت می باشد
آزمون ارتعاش طولی و عرضی در تیر دو سرآزاد جهت محاسبه مدول الاستیسیته دینامیک و همچنین به دست آوردن سرعت صوت و سایر خواص مکانیکی نمونه ی مورد آزمون، صورت می پذیرد. محل گره ی مد اول ارتعاش طولی در این آزمون درست در نصف طول نمونه آزمونی واقع شده است و باید نمونه از این نقطه برروی تکیه گاه الاستیک قرار داده شودو در ارتعاش عرضی به فاصله0/224 L از ابتدا و انتهای نمونه می باشد - شکل.[5] - 2از هر نمونه قبل و بعد از جوشکاری دو سیگنال صوتی ذخیره می شود. سیگنال ناشی از ارتعاش با نرخ نمونه برداری44100 HZ به صورت یک فایل صوتی ذخیره گردید. در نهایت نمونه ها به شرکت بینا پرتو منتقل و آزمون پرتونگاری مطابق با استاندارد AWS D1.1 برروی نمونه ها صورت پذیرفت.
نتایج وبحث
شکل 3 مربوط به نتایج پرتونگاری نمونه های شماره 25،14،9،2 و 29 جوشکاری شده درسطح سالم جوشکاری می باشد. همانطور که در این شکل مشاهده میگردد هیچ گونه فضای خالی در خط جوش نمونه های جوشکاری شده در این سطح از جوشکاری دیده نمی شود.
نتایج پرتونگاری جوشکاری معیوب مربوط به نمونه های 24،7،5،4و27 در شکل 4 آمده است. همانطور که در این شکل ملاحظه میگردد عیوب حاصل از جوشکاری به صورت فضاهای خالی محدود - نقاط پررنگ بین خط جوش - در خط جوش نمونه های جوشکاری شده در این سطح از جوشکاری دیده می شود.
همانطور که در شکل های 5، 6و 7مشاهده می گردد مدول الاستیک حاصل از ارتعاش نمونه های با سطح جوش سالم هیچ گونه تغییری نسبت به نمونه های بدون جوش ندارند. نتیجه ی حاصل شده و عدم تغییر این فاکتور حاکی از برقراری جوش مناسب در یک نمونه آزمونی می باشد. ضمن اینکه نتیجه بدست آمده پیش از این نیز در نمونه های چوبی سوراخ شده مشاهده گردید.
