logo
شرکت حامی آلیاژ آسیا (فولاد حامیران)
02163511
02162846000
logo

علل ایجاد تنش پسماند فولاد + راهکار مقابله با آن

علل ایجاد تنش پسماند فولاد + راهکار های مقابله با آن
فهرست مطالب

فولاد آلیاژی یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، ساخت وساز، نفت و گاز و ماشین آلات است. ویژگی های برجسته ای مانند استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت جوشکاری، این فولاد را به انتخابی ایده آل برای بسیاری از کاربردها تبدیل کرده است. با این حال، در فرآیندهای تولید و پردازش فولاد، تنش های داخلی یا “تنش پسماند” ممکن است ایجاد شوند که در صورت عدم کنترل، می توانند مشکلات جدی در عملکرد قطعات به وجود آورند.

تنش پسماند فولاد چیست؟

تنش پسماند فولاد چیست؟

تنش پسماند (Residual Stress) به تنش هایی اطلاق می شود که بدون وارد آمدن نیروی خارجی درون یک ماده باقی می مانند. این تنش ها در نتیجه فرآیندهای تولیدی مانند نورد گرم و سرد، جوشکاری، ماشین کاری، ریخته گری و عملیات حرارتی به وجود می آیند. به عبارت دیگر، حتی در زمانی که هیچ نیروی خارجی به ماده وارد نمی شود، این تنش ها در ساختار فولاد وجود دارند و می توانند بر عملکرد مکانیکی آن تأثیر بگذارند.

علل ایجاد تنش پسماند در فولاد

تنش های پسماند در فولاد به طور عمده ناشی از تغییرات غیر یکنواخت در کرنش و دما در طول فرآیندهای تولید و پردازش هستند. برخی از دلایل اصلی این تنش ها عبارتند از:

  1. خنک شدن ناهمگن در نورد و ریخته گری: هنگامی که سطح خارجی قطعه فولادی سریع تر از بخش های داخلی آن سرد می شود، اختلاف انبساط و انقباض حرارتی باعث ایجاد تنش های پسماند می شود.
  2. جوشکاری: در فرآیند جوشکاری، تغییرات دمایی شدیدی رخ می دهد که می تواند تنش های کششی و فشاری شدیدی در نواحی جوش ایجاد کند.
  3. ماشین کاری و سنگ زنی: برداشتن مواد از سطح فولاد، به ویژه در سرعت های بالا، می تواند موجب تنش های پسماند شود.
  4. اعوجاج در عملیات حرارتی: فرآیندهای عملیات حرارتی مانند سخت کاری و تمپرینگ باعث تغییرات ساختاری و حجمی در فولاد شده و منجر به تنش های پسماند می شوند.

دلایل ایجاد تنش پسماند در فولاد

روش های شناسایی تنش پسماند در فولاد

برای اطمینان از سلامت و استحکام قطعات فولادی، لازم است که تنش های پسماند موجود در آن ها شناسایی شوند. برخی از مهم ترین روش های آزمون برای تشخیص این تنش ها عبارت اند از:

  1. آزمون پراش اشعه ایکس (XRD): این روش با اندازه گیری تغییرات در فاصله صفحات کریستالی، مقدار و جهت تنش های پسماند را مشخص می کند.
  2. روش سوراخ کاری (Hole Drilling Method): در این روش، یک سوراخ کوچک روی نمونه ایجاد می شود و تغییرات کرنش اطراف آن اندازه گیری شده و میزان تنش پسماند تعیین می شود.
  3. روش مغناطیسی (Barkhausen Noise Analysis): این روش بر اساس تغییرات در خواص مغناطیسی فولاد عمل کرده و می تواند تنش های پسماند را مشخص کند.
  4. آزمون التراسونیک (UT – Ultrasonic Testing): آزمون التراسونیک یکی از روش های غیر مخرب است که آزمایشگاه متالورژی فولاد حامیران نیز آن را ارائه می دهد و می تواند ترک های ناشی از تنش های پسماند را شناسایی کند.

خطرات ناشی از تنش پسماند در فولاد

تنش های پسماند اگر کنترل نشوند، می توانند باعث بروز مشکلات جدی شوند، از جمله:

  • کاهش استحکام مکانیکی: وجود تنش های پسماند می تواند باعث کاهش تحمل بار قطعات فولادی شود.
  • شکست های ناگهانی (Failure): تنش های پسماند ممکن است باعث رشد ترک های ریز شده و شکست های غیرمنتظره ای را به دنبال داشته باشند.
  • تغییر شکل قطعات (Distortion): وجود تنش های داخلی می تواند باعث تغییر شکل قطعه در حین عملیات ماشین کاری یا کاربری شود.
  • کاهش عمر خستگی: قطعاتی که تحت تنش های پسماند بالا هستند، بیشتر در معرض خستگی و ترک خوردگی قرار دارند.

راهکارهای کاهش تنش پسماند

راهکارهای کاهش تنش پسماند

برای جلوگیری از مشکلات ناشی از تنش های پسماند، می توان از روش های مختلفی استفاده کرد:

  • عملیات حرارتی تنش زدایی

یکی از رایج ترین روش ها برای کاهش تنش های پسماند، عملیات حرارتی تنش زدایی است که با گرم کردن قطعه تا دمای مشخص و سپس سرد کردن آهسته آن، تنش های داخلی را کاهش می دهد.

  • شات پینینگ (Shot Peening)

در این روش، سطح فولاد تحت ضربات ریز ساچمه ای قرار می گیرد که موجب توزیع مجدد تنش ها و کاهش اثرات مضر آن ها می شود.

  • نورد سرد و نورد گرم

استفاده از فرآیندهای نورد سرد یا گرم می تواند به توزیع یکنواخت تر تنش های داخلی کمک کند.

  • کنترل فرآیند جوشکاری

استفاده از تکنیک های مناسب جوشکاری، مانند پیش گرم کردن و خنک کردن تدریجی، می تواند از ایجاد تنش های پسماند زیاد جلوگیری کند.

  • آزمون های غیر مخرب (NDT)

در فولاد حامیران، ما خدمات آزمایشگاهی غیر مخرب مانند آزمون اولتراسونیک (UT) را ارائه می دهیم تا بتوانید بار خریداری شده را از نظر ترک های احتمالی بررسی کنید و از کیفیت قطعات اطمینان حاصل کنید.

راهکارهای کاهش تنش پسماند

تضمین کیفیت با انجام آزمون

تنش پسماند یکی از چالش های اساسی در صنعت فولاد است که می تواند تأثیر زیادی بر عملکرد و طول عمر قطعات داشته باشد. با استفاده از روش های مناسب برای شناسایی و کاهش این تنش ها، می توان از بروز مشکلاتی نظیر شکست، تغییر شکل و کاهش استحکام جلوگیری کرد. به ویژه، انجام آزمون های غیرمخرب مانند اولتراسونیک (UT) که توسط فولاد حامیران ارائه می شود، می تواند در تشخیص و پیشگیری از ترک ها و آسیب های ناشی از تنش های پسماند مؤثر باشد. بنابراین، برای تضمین کیفیت محصولات فولادی، کنترل مستمر تنش های پسماند امری ضروری است.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا