ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΤΗΞΕΩΣ

Transcript

1 ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΤΗΞΕΩΣ Τοπική θέρμανση συγκολλούμενων τεμαχίων Ανομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασιών, πουμεαβάλλεταιμετοχρόνο Θερμικές παραμορφώσεις στο μέταλλο προσθήκης και το μέταλλο βάσης Παραμορφώσεις προκαλούν πλαστική διαρροή στην περιοχή της συγκόλλησης Μετά την ψυξη η συγκολλητή κατασκευή δεν επανέρχεται σε μηδενική εντατική κατάσταση ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΕΣ / ΕΣΩΤΕΡΙΚΕΣ ΤΑΣΕΙΣ

2 ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΥΠΑΡΞΗΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΤΑΣΕΩΝ Επηρεάζουν τη συμπεριφορά συγκολλητών κατασκευών υπό την επίδραση εξωτερικών φορτίων Μείωση κρίσιμου σημείου λυγισμού της κατασκευής Μείωση της δυσθραυστότητας Μείωση της αντοχής σε κόπωση Επιτάχυνση αστοχίας σε διαβρωτικό περιβάλλον (εργοδιάβρωση) Προκαλούν στρεβλώσεις / διαστασιακές παραμορφώσεις, είτε αμέσως μετά τη συγκόλληση, είτε κατά τη λειτουργία της Δυσχεραίνουν την εκτέλεση μηχανουργικών κατεργασιών ακριβείας

3 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΤΑΣΕΩΝ Κατά τη διάρκεια εξέλασης, χύτευσης, κλπ Κατά τη διάρκεια διαμόρφωσης με κάμψη, τόρνευση, κοπή με διάτμηση, λείανση, κλπ Κατά τη διάρκεια διεργασιών συναρμογής, π.χ. συγκόλληση Μετά από κατεργασίες σκλήρυνσης, π.χ. βαφές, ή αλλοτροπικούς μετασχηματισμούς ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΤΑΣΕΩΝ Θερμική κατεργασία χαλάρωσης τάσεων (ανόπτηση) Μηχανική κατεργασία χαλάρωσης τάσεων (σφυρηλασία)

4 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΤΑΣΕΩΝ Κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου, κάθε στοιχειώδης όγκος υφίσταται: διαστολή κατά τη θέρμανση και συστολή κατά την απόψυξη Δ l ϑ = l. a 0. Δϑ (γραμμική διαστολή) Δ V = V. a 3 0. Δϑ ϑ (ογκική διαστολή) l 0, V 0 : αρχική γραμμική διάσταση, αρχικός στοιχειώδης όγκος Δl θ, ΔV θ : μεταβολή γραμμικής διάστασης, αρχικού στοιχειώδους όγκου, λόγω Δθ α: συντελεστής γραμμικής θερμικής διαστολής (για τον κοινό χάλυβα ~ deg -1 ) Ανόλατασημείατωνσυγκολλούμενωντεμαχίωνείχαντονίδιοθερμικόκύκλοκαι η διαστολή/ συστολή τους ήταν ανεμπόδιστη, δε θα εμφανιζόταν εσωτερικές τάσεις στην κατασκευή. Στην πράξη, υπάρχει ανισοθερμία και η συγκόλληση οδηγεί, συνήθως, σε σύνθετες κατασκευές, όπου αποκλείεται η ελεύθερη διαστολή/συστολή

5 ΠΑΡΕΜΠΟΔΙΖΟΜΕΝΗ ΔΙΑΣΤΟΛΗ/ ΣΥΣΤΟΛΗ Έστω δοκός μήκους l 0 σε θερμοκρασία θ 0, μεταξύ αμετακίνητων στηριγμάτων, που απέχουν επακριβώς l 0 l 0 Αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί επιμήκυνση της ράβδου, που παρεμπόδισή της απόταπλευρικάστηρίγματα, οδηγεί σε σύνθλιψή της και ανάπτυξη εσωτερικής τάσης: σ ϑ lϑ l0 Δl = Eϑ. = Eϑ. = Eϑ. α. Δϑ l l 0 0 Γραμμική αύξηση της τάσης με τη θερμοκρασία, ως την τιμή του ορίου ελαστικότητας (σ Ε ) Ελαφρά μείωση του ορίου ελαστικότητας (σ Ε ) με τη θερμοκρασία

6 ΠΑΡΕΜΠΟΔΙΖΟΜΕΝΗ ΔΙΑΣΤΟΛΗ/ ΣΥΣΤΟΛΗ σ Α Β σ Ε Γ θ 0 θ 1 θ 3 θ 2 θ Ως τη θερμοκρασία θ 1, ησυμπίεσηγίνεταιστηνελαστικήπεριοχή, είναι δηλαδή αντιστρεπτή μετά την απόψυξη, η ράβδος επανέρχεται στο αρχικό της μήκος Αν τη θερμοκρασία ανέλθει στην τιμή θ 2, η συμπίεση είναι ελαστοπλαστική, είναι δηλαδή μη πλήρως αντιστρεπτή, μετά την απόψυξη η τάση θα μηδενιστεί μια ενδιάμεση θερμοκρασία θ 3 Περαιτέρω ψύξηωςτηθ 0 θα προκαλέσει συστολή της ράβδου Εάν η ράβδος συστέλλεται ελεύθερα, δε θα αναπτυχθούν εσωτερικές τάσεις, εάν είναι πακτωμένη στα στηρίγματα, η συστολή παρεμποδίζεται και στο εσωτερικό της αναπτύσσονται εφελκυστικές τάσεις

7 ΠΑΡΕΜΠΟΔΙΖΟΜΕΝΗ ΔΙΑΣΤΟΛΗ/ ΣΥΣΤΟΛΗ ΣΤΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΤΗΞΕΩΣ Συγκόλληση ελασμάτων προσομοιώνεται με ράβδο πακτωμένη σε πλευρικά στηρίγματα: Θερμαινόμενη ράβδος: περιοχή συγκόλλησης Πάκτωση: μάζα ψυχρού μετάλλου που παρεμποδίζει την ελεύθερη διαστολή/ συστολή Κατά τη θέρμανση, η επηρεαζόμενη περιοχή διαστέλλεται και συνθλίβεται από το ψυχρό μέταλλο που την περιβάλλει, αρχικά ελαστικά και στη συνέχεια πλαστικά Κατά την απόψυξη, η ίδια περιοχή συστέλλεται και λόγω της μόνιμης παραμόρφωσης, τίθεται σε κατάσταση εφελκυσμού Λόγω μη ύπαρξης εξωτερικής φόρτισης, η συνισταμένη δύναμη και η συνισταμένη ροπή, λόγω των παραμενουσών τάσεων θα πρέπει να μηδενίζονται σε οποιαδήποτε διατομή σda 0, dm = = 0 Αφού στην περιοχή της συγκόλλησης αναπτύσσονται εφελκυστικές εσωτερικές τάσεις, σε άλλες περιοχές της διατομής πρέπει να αναπτυχθούν θλιπτικές

8 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΩΝ ΤΑΣΕΩΝ

9 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΤΥΠΟΥ «Τ» ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΤΥΠΟΥ «Η» ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΚΟΙΛΟΔΟΚΩΝ ΤΕΤΡΑΓΩΝΙΚΗΣ ΔΙΑΤΟΜΗΣ

10 ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

11 ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΥΣΤΟΛΗ ΕΠΙΜΗΚΗΣ ΣΥΣΤΟΛΗ ΓΩΝΙΑΚΕΣ ΣΤΡΕΒΛΩΣΕΙΣ

12 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΤΑΣΕΩΝ/ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΩΝ ΚΑΤΑ ΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ: Πάχος ελασμάτων: Γωνιακές στρεβλώσεις μεγιστοποιούνται σε μια κρίσιμη τιμή πάχους ελάσματος Διαμόρφωση ακμών: Μικρότερες στρεβλώσεις σε διαμόρφωση τύπου διπλού V Συνθήκες συγκόλλησης: Μεγαλύτερη εγκάρσια συστολή, με την αύξηση του παρεχόμενουύλικούπλήρωσης Ακολουθία συγκόλλησης: Συγκολλήσεις που προηγούνται αυξάνουν τη στιβαρότητα της κατασκευής, σε στρεβλώσεις λόγω επόμενων συγκολλήσεων Προένταση και προθέρμανση μειώνουν τις παραμορφώσεις, κύρια τη γωνιακή μεταβολή σε αυχενικές συγκολλήσεις ΜΕΤΑ ΤΗ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ: Ολική αποτατική ανόπτιση Τοπική αποτατική ανόπτιση Θερμή ή ψυχρή σφυρηλασία της ραφής