نوع فایل: word
قابل ویرایش 40 صفحه
مقدمه:
فرآیند شکل دادن فلزات وابسته به جنس قطعه یا شمش اولیه وشکل هندسی آن ابزارشکل دادن،ابزارشکل دادن(ازلحاظ ماده وهندسه آن)، شرایط موجود در فصل مشترک ابزار وماده،حالت تنش در منطقه تغییرشکل، نوع ونحوه کاربرد ابزار، خصوصییات محصول نهایی و نهیتا شرایط محیط کارگاه می باشد.
یکی از پرمصرف ترین مقاطع تولیدی در فرآیندهای شکل دهی ،ورق هامی باشند.درابتدا سعی شده است تابا
بررسی تاثیر خواص موادبرشکل پذیری ورق ها در زمینه های توزیع کرنش، خواص موادوچروکیدگی،خواص مواد وشکست برشی، خواص مواد وبرگشت، اعمال خمش الاستیک زیر تنش تسلیم ، خمش ساده، ترکیبی از کشش انبساطی و خمش و کیفیت سطحی جنبه های مختلف شکل دهی ورق ها مشخص شود
فرآیندخم ورق یکی از ساده ترین و در عین حال پر استفاده ترین فرآیند های شکل دهی فلزات است.در عمل
قطعات متعددی وجود دارد که از ترکیب چند خم بر روی ورق ساخته شده است. یک روش برای تولید این گونه قطعات ایجاد تمامی خم ها به طور هم زمان در یک قالب می باشد. داشتن تخمینی از نیروی مورد نیاز و در صورت در موادی که تنوع خم ها زیاد است وابعاد بزرگ می باشد این روش مقرون به صرفه نیست. در روش دیگر ابتداتصویر یک رویه سه بعدی را به کمک گسترش، در صفحه ای تخت و کاملا پیوسته یعنی بدون چاک خوردگی یاچروک خوردگی بدست آورده و سپس می توان بااستفاده ازپرس های بریک وخم کاری های هوایی، رویه اولیه را ایجاد نمود. برای استفاده از این روش در ابتدا لازم است خطوط خم مشخص شوند.
2-شرایط کاری شناورها
انتخاب ماده بدنه شناور جهت عملکرد بهترومناسب، عملی حساس بوده وازاین روبایدشرایط موجودبه خوبی بررسی شده و خواص مورد نظر مشخص گردد.بررسی شرایط به صورت کامل کاری بسیار مشکل بوده وباید توجه داشت که ممکن است شرایط هر دریا و آبی متفاوت باشد و بنابراین در اینجا به بررسی کلی شرایط کاری
پرداخته خواهد شد.
در شرایط جنگی بر خورد، انفجار، فشار غیر عادی ناشی از سرعت زیاد و سایر شرایط مشکل جنگی می تواند
بدنه را تحت فشار قرار دهد. شرایط خاصی مانند آتش سوزی وانفجار نیز موجب ایجاد حرارت بر روی بدنه می گردد.
نیروهای وارده ازسوی دریا به چند صورت به بدنه شناور اعمال می شود که شامل نیرو های هیدرواستاتیک خم کننده و تاباننده، به طور متناوب و ثابت است. این نیروها باعث له شدن ، خم شدن وتابدیدن وسیله می شوند.اثرگردش ها و چرخیدن وسیله و وجود جریان های دریایی موجب خم شدن وسیله و ایجاد نیروهای خاص بر روی بدنه می گردد.نیروهای ناشی از ضربات امواج به خصوص وقتی که وسیله سرعت بالایی دارد، باعث ایجاد نیرو های درجهت خم کردن بدنه می گردد
فشار هیدرو استاتیک نیز تابع عمق کار شناور است که در زیردریایی ها این فشار با افزایش عمق اضافه می شود.
اضافه شدن عمق عملیاتی موجب در هم شکسته شدن زی دریایی شده و در واقع زیر دریایی منهدم می شود.
فرورفتن وغوض کردن زیر دریایی نیز خود موجب ایجاد نیروهای بویانسی می گردد که از طرف دریا به بدنه وارد می شود. وجود بار اضافی در زیر دریایی نیز موجب سنگین شدن زیر دریایی و بنابراین اعمال نیروی بویانسی اضافی به بدنه می گردد
بدنه شناور تحت خوردگی در انواع حالات آن واقع می شود و مسئله خوردگی یکی از مهمترین شرایط موجود
در دریا می باشد که برروی بدنه اثر گذار است.دردریاعلاوه بر آب شور که موجب خوردگی میگردد،سایراملاح وجانداران دریایی نیز وجود دارند که بدنه باید شرایط تخریب کننده آنها مقابله نماید.شرایط خورندگی آب دریاهابا یکدیگر متفاوت است وبنابراین باید در هر دریا جهت بدست آوردن شرایط خوردگی سازه های دریایی، آزمایشاتی انجام گیرد.
3-مشخصات مواد بدنه شناور ها
ماده ای که جهت ساخت بدنه یک شناور انتخاب می شود، برای مقابله با شرایط کاری وجوابگویی به انتظارات از وسیله باید دارای خواص متعدد و متفاوتی باشد که به احتمال زیاد همه آنها در یک ماده جمع نخواهد شد. از این روبا توجه به اهمیت هر خاصیت و نحوه جوابگویی آن درشرایط کاری ونیز اولویت هایی که طرح مشخص می نماید وهمچنین با توجه به روش های جایگزینی که برای رسیدن به بعضی از خواص مورد نظر وجود دارد، می توان از بعضی خواص صرف نظر نمود. این وظیفه طراح است که باید با دید وسیع و انتخاب دقیق، باتوجه به پارامترهای ذکر شده ماده مورد نظر راانتخاب کند.ازطرف دیگرمسائل مربوط به ساخت و نکات تکنولوژی نیز وجود دارد که ماده انتخاب شده باید به همه آنها پاسخ دهد. در این بخش به بررسی خواص مورد نیاز برای بدنه پرداخته شود.
واژه فولاد ساختمانی (structuralsteel) عموماً به فولادهای C-Mn اطلاق می شود که ساختاری فریتی – پرلیتی دارند و در تناژ بالا برای مصارف ساختمانی و شیمیایی تولید می شوند. تولیدات اغلب به صورت ورق و مقاطع شکل دار است. که ضخامت آنها گاه بیش از 10 سانتیمتر می رسد، استحکام تسلیم تا حدود N/mm² 500 است ولی گریدهای کم آلیاژ با انجام عملیات حرارتی تا مقادیر N/mm²700 را نیز کسب می کنند. ساختمان، پل، مخازن، کشتی و خودرو از کاربردهای مرسوم این فولادها به شمار می آید، اما اخیراً در سکوهای نفت و گاز دریایی، خطوط لوله و مصارف دمای پایین نیز وارد شده اند و مصارف آنها گسترش روزافزونی یافته است.
تحقیقات ده1950 را می توان انقلابی در طراحی فولادهای سازه قلمداد نمود؛ کار دو نفر از محققین نشان داد که ریز کردن دانه های فریت منجر به افزایش استحکام تسلیمتافنس فولادی می شود. به این ترتیب فولادهای ساختمانی با نقطه تسلیم Mpa 300 همراه با ضربه پذیری خوب و قابلیت جوشکاری مناسب تولید شد که در ترکیب آنها از مقادیر اندک آلومنیوم برای ریزسازی دانه ها استفاده شده بود. ریز کردن دانه ها در فولادهای فریتی –پرلیتی اکنون نیز مهمترین پارامتر متالوژیکی برای اصلاح فولادهای سازه به شمار می آید برای دستیابی به استحکام بالاتر مکانیزم های دیگری را مانند تشکیل رسوبات ریز می توان به کار گرفت. با افزودن مقادیر کم (تا حدود 15/0 درصد) عناصر نیوبیم، وانادیم و تیتانیم به فولادهای ساختمانی می توان استحکام تسلیم را تا حوالی Mpa 500 بالا برد این عناصر را میکروآلیاژی می نامند و آلیاژ حاصل در گروه فولادهای کم آلیاژ استحکام بالا (HSLA) قرار می گیرد.
در تحقیقات بعدی فرایند تولید فولاد HSLA نیز مورد توجه قرار گرفت و نورد کنترل شده به عنوان مکمل ترکیب شیمیایی برای دستیابی به سطوح استحکام بالاتر تعریف شد. به این ترتیب توانستند فولادهای ریزدانه را در حالت نورد شده و بدون نیاز به عملیات هزینه بر نرماله کردن به استحکام مورد نظر برسانند.نکته قابل توجه ان است که با حذف این عملیات حرارتی خواص مکانیکی بهتری هم در فولاد ایجاد می شد. تحقیقات دهه های 1970 به بعد نشان داد که علاوه بر حضور عناصر میکروآلیاژی و نورد کنترل شده،نحوه سرد شدن را نیز می توان چنان اجرا نمود که باز هم مشخصات مکانیکی را ارتقا دهد و به این ترتیب فرآوری ترمومکانیکی وارد صنعت تولید فولاد شد.
فولادهای کم آلیاژی استحکام بالا اولین کاربردهای خود را در آغاز دهه 1960 به صورت ورق و مقاطع ساختمانی به دلیل توانایی جوشکاری آسان کسب نمودند. در اوایل دهه 1970 این فولادها در خطوط لوله گرمهمچنین شرایط سخت قطبی مورد استفاده قرار گرفتند و در اواخر این دهه، همزمان با بروز بحران انرژی فولادهای HSLAجهت کاهش وزن اتومبیل و کامیون به کار گرفته شد. در دهه 1980 فولادهای HSLA به صورت تیرچه و قطعات فورج شده توسعه یافته و کاربردهای خاص خود را پیدا کردند و بدون نیاز به عملیات حرارتی مورد استفاده قرار گرفتند. مراحل پیشرفت و توسعه تکنولوژی ساخت فولادهای HSLA را تا سال 1989 می توان در جدول 1 ملاحظه کرد.
علی رغم گسترش چشمگیر فولادهای استحکام بالا در ممالک توسعه یافته، این فولادها در کشور به خوبی معرفی نشده اند و به دلیل عدم آشنایی کافی مصرف کنندگان و مهندسین طراح با خواص آنها جایگاه خود را کسب ننموده اند. این در حالی است که استفاده از فولادهایکم آلیاژ استحکام بالا به جای فولادهای ساختمانی معمولی در صنعت سازه از نظر اقتصادی اهمین فوق العاده ای دارد. با توجه به این واقعیت و در نظر گرفتن اینکه گروهی از فولادهای استحکام بالا در کشور تولید می شود، در مقاله حاضر خواص این فولادها ارزیابی می شود و خصوصیات لازم برای سازه های مهندسی با مشخصات فولادهای استحکام بالا مقایسه و مورد بحث قرار می گیرد.
با توجه به نیاز صنایع دفاعی و ساخت و ساز های با استحکام بالا، فولادهای با استحکام بالا و شامل فولادهای کربنی و کم آلیاژی می شود و توسعه فراوانی پیدا کرده است. فولادهای با استحکام بالا انواع مختلفی دارند که همه دارای استحکامی بیش از MPa275 هستند و به چهار گروه تقسیم می شوند(جدول (1)):
1- فولادهای کربنی کوئنچ و تمپر شده (عملیات حرارتی شده) با استحکام بالا
2 فولادهای کربن – منگنز نوردی
3- فولادهای کم آلیاژ کوئنچ و تمپر شده
4- فولادهای نوردی کم آلیاژ با استحکام بالا (HSLA)
با توجه به جدول (1) بیشترین خواص استحکامی مربوط به گروه فولادهای کم آلیاژی کوئنچ و تمپر می باشد و بهترین توازن بین استحکامو چقرمگی در این گروه از فولادها مشاهده می شود. در جدول (2) برخی از فولادهای کم آلیاژ کوئنچ و تمپر نمایش داده شده است.
فولادهای کم آلیاژ به گروهی از فولادهاگفته می شود که دارای حداقل عناصر آلیاژی 65/1٪ Mn ، 6/0 Si و 6/0 درصد مس باشند. در فولادهای کم آلیاژی جمع کل عناصر آلیاژی زیر 8٪ است. فولادهای کم آلیاژی علاوه بر کربن مقادیر بسیار کمی Nb ، V وTi نیز وجود دارد. اغلب این فولادها برای استفاده های مهندسی به صورت کوئنچ و تمپر شده و یا عملیات حرارتی شده مناسب هستند. سختی پذیری این فولاد ها در ترکیب مناسب، بیشتر از فولادهای کربنی است. بنابراین استحکام و چقرمگی بهتری را در ضخامتهای بالا به دست می دهند. علاوه براین عناصر آلیاژی این فولادها امکان ایجاد مقاومت به خوردگی اتمسفری و حرارت را نیز فراهم می کنند. در ضمن با اضافه شدن عناصر آلیاژی در فولاد، قیمت آن بالا رفته و جوشکاری مشکل می شود.
فولادهای کوئنچ و تمپر شده دارای درصد کربنی بنی 1/0 تا 45/0 هستند و عناصر آلیاژی تا حد 5/1٪ Mn، 5٪ Ni ، 3٪Mo ، 15٪V و 1/0٪Nb را نیز به همراه دارند. در ضمن ممکن است مقادیر کمی از Ti، Zr و B نیز در این فولادها موجود باشد. به طور کلی گفته می شود که افزایش درصد عناصر آلیاژی موجب افزایش سختی پذیری و افزایش درصد کربن موجب افزایش استحکام می شود. سختی پذیری یک فولاد به وسیله عمق نفوذ و توزیع مارتنزیت در قطعه مشخص می گردد و می توان گفتن که در انتخاب فولادهای کوئنچ و تمپر شده پارامتر مهم، مقدار سختی پذیری است
با توجه به اینکه فولاد A517 کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از جمله ساخت مخازن تحت فشار، سازه های دریایی، پل ها، تجهیزات معدنی و ساخت فن ها و برج های تلویزیونی دارد در این تحقیق به بررسی جنبه های مختلف این فولاد پرداخته شده است.
پارامترهای مهم در جوشکاری فولادهای با استحکام بالا
در استفاده از فولادهای استحکام بالایی مانند HY-100 و A517 که تحت جوشکاری قرار می گیرند، ملاحظات مهمی باید در نظر گرفته شود که عبارتند از:
1- چگونگی استفاده و ایجاد موادو فرآیند جوشکاری،آنچنانکه استحکام و چقرمگی شکست جوش ، کاملاًمشابه با فلز زمینه گردد
2- چگونگی بهره گیری از تکنیک ها یا کنترل فرایند جوشکاری و یا استفاده از مواد مناسب جهت جوشکاری فولاد بدون ایجاد ترک
3- چگونگی مینیم نمودن کاهش استحکام و تافنس شکست در نواحی HAZ (نواحی حرارت دیده ) فلز زمینه
می توان از دمای پیش گرم، بیش از حد توصیه شده در مورد سازه هایی با درصد تغییر شکلو تنش زیاد استفاده نمود. دمای پیش گرم در مورد ورق های با ضخامت کمتر از 1/5inch به بالای 400F نمی رسد .دمای پیش گرم و بین جوشی برای این فولادها به منظور جلوگیری از ایجاد ترک هیدروژنی بستگی به نحوه جوشکاری و شرایط آن و طراحی جوش و مقاومت آن در برابر هیدروژن دارد.
فهرست مطالب:
مقدمه
2- استحکام بخشی فولادهای سازه
3- عوامل کلیدی در انتخاب فولاد
(1)- استحکام تسلیم (strength)
(2)- قابلیت جوشکاری (Weldability)
(3)- ضربه پذیری در دمای کاری (Toughness)
(4)- قیمت (price)
3-2- قابلیت جوشکاری
3-3-مقاومت به ضربه (TOUGANESS)
3-4- جنبه های اقتصادی
4- کاربرد فولادهای پر استحکام
شکل دهی موضعی یا جزئی ( Incremental forming )
مزیت فرآیند شکل دهی موضعی
خم کاری
شکل یک ماشین پرس بر یک
شکل بدنه در شناورهای زیر دریایی
1-مقدمه:
2-شرایط کاری شناورها
3-مشخصات مواد بدنه شناور ها
3-1-استحکام:
3-2-چقرمگی
3-3- مقاومت خستگی
3-4-1- خوردگی گالوانیکی
3-4-2-خوردگی تنشی
3-4-3- خوردگی حفره ای
3-5-عدم حساسیت نسبت به دما و آتش(در زیر دریایی ها)
3-6-مقاومت به سایش
3-7-
یکی از خصوصیات زیر دریایی پنهان بودن وعمل به صورت مخفیانه است.در این رابطه می توان اشاره کرد که
3-8- خزش
3-9- ظاهر مناسب
3-10- عایق بودن نسبت به جریان الکتریسیته
4- پارامتر های تکنولوژی و اقتصادی
4-1- وزن ( نسبت استحکام به وزن)
4-2- قیمت
4-3- در دسترس بودن
4-4- قابلیت ساخت و تولید
4-5- جوش پذیری
5- انتخاب مواد
پروژه ارزیابی فولادی استحکام بالا در صنعت سازه های فولادی. doc