مطالعه تجربی اثر ارتعاشات هارمونیک بر آزادسازی تنش در اتصال جوشی لوله فولادی AISI-1021

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران

3 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، پردیس البرز، دانشگاه تهران، تهران

چکیده

وجود تنش‌های پسماند در مقاومت مواد در برابر عواملی همچون خستگی، خوردگی و شکست تأثیرات شدیدی دارند. وجود حرارت محلی در حین جوشکاری منجر به شکل‌گیری و توسعه تنش‌های پسماند می‌شود. تنش‌زدایی ارتعاشی یک روش غیرمخرب و مدرن است که می‌تواند ضمن عدم تغییر در خواص متالورژیکی قطعه، در آزادسازی تنش‌های پسماند موثر باشد. در این پژوهش آزادسازی تنش بر اثر ارتعاشات هارمونیک در یک اتصال جوشی لوله از جنس 1021 AISI که به وسیله فرایند الکترود دستی در وضعیت 2G (طبق استاندارد (ASME جوشکاری شده است، مورد بررسی قرارگرفت. در این پژوهش، پس از شناسایی فرکانس تشدید قطعه جوشکاری شده، ارتعاشات متناسب به قطعه اعمال گردید. آزمایش‌های سختی‌سنجی و اندازه‌گیری تنش‌های پسماند به روش کرنش‌سنجی سوراخ قبل و بعد از تنش‌زدایی ارتعاشی بر روی نمونه صورت گرفت. جهت تنش‌زدایی قطعه ساخته شده در فرکانس 8/27 هرتز به مدت 40 دقیقه تحت ارتعاش سینوسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده بیانگر کاهش 5/11 درصدی میانگین سختی و 42 درصدی تنش‌های پسماند محیطی در خط مرکزی جوش پس از اعمال ارتعاشات بر روی اتصال جوشی است. نتایج حاصله کارآمدی روش تنش‌زدایی ارتعاشی در آزادسازی تنش‌های پسماند در یک اتصال جوشی لوله را اثبات می‌نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Study on the Effects of Harmonic Vibration on the Stress Relief of the Butt Welded AISI 1021 Pipes

نویسندگان [English]

  • Amirhossein Zamanpour 1
  • Mohammadreza Farahani 2
  • Majid Farhang 1
  • navid vafa 3
1 School of Mechanical Engineering, University of Tehran, Tehran
2 School of mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran
3 School of Mechanical Engineering, Alborz Campus, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

The presence of residual stresses has severe effects in materials resistance to fatigue, corrosion and failure. The presence of local heat during welding leads to the formation of residual stresses. Vibration stress relief is a modern non-destructive method. This method can release the remained stresses without changing the metallurgical properties of the workpiece. In this study, stress relieving was carried out by harmonic vibrations in a welded joint from AISI 1021 steel, which was fabricated by the manual arc welding process in 2G position according to ASME standard. After the experimental evaluation of the resonance frequency of the welded pipe, the harmonic vibration was applied to the pipes. Hardness tests and measurements of residual stresses were done by hole drilling strain gauge method before and after the vibration stress relieving. For stress relaxation, the welded pipes were sinusoidally vibrated at frequency of 27.8 HZ for 40 minutes. The results show a 11.5% reduction in the hardness and 42% of the peripheral residual stress relieving in the central weld line after applying the vibration on the weld joint. The obtained results prove the efficacy of the vibratory stress relief technique in the release of residual stresses in a welded pipe.

کلیدواژه‌ها [English]

  • welding
  • Residual stresses
  • Hole drilling strain gauge method
  • Vibration stress relief
  • Hardness test