مهندسی و علم مواد( Material Science & Engineering)

[boomba]

عيوب قطعات


مقدمه
واکنش پذيری شيميايی و فيزيکی فلز مذاب با محيط اطراف و قالب ، کاهش سياليت آن در اثر تبادل حرارتی با سطوح قالب و شستن جداره قالب به هنگام جريان آن در قالب، همگی بر اين واقعيت مهم و اساسی تأکيد دارند که دستيابی به يک قطعه ريختگی سالم ، مستلزم کنترل و هدایت مناسب جريان مذاب در قالب تا تکميل شدن انجماد آن می باشد . از اين رو ، چگونگی ورود مذاب به محفظه قالب و جريان آن در مجراهای که به محفظه قالب منتهی می شوند ، در ريخته گری ، از اهميت زيادی بر خوردار هستند . به طور کلی مجموعه راههايی که مذاب برای ورود به محفظه قالب ، از آنها عبور می کند به سيستم راهگاهی موسومند

وظايف سيستم راهگاهی
با توجه به نکات ياد شده ، وظايف يک سيستم راهگاهی صحيح را به طور کلی می توان بدين شرح ذکر کرد :
1. تنظيم سرعت و جهت جريان مذاب به گونهای که پُر شدن کامل قالب قبل از انجماد تضمين گردد .
2. ايجاد جريانی آرام و يکنواخت با حداقل آشفتگی و تلاطم در قالب ، به منظور جلوگیيری از جذب شدن هوا ، اکسيد شدن فلز مذاب و شستن جداره قالب .
3. ايجاد شيب دمايی مناسب از قطعه به تغذيه و در مواردی که از تغذيه استفاده نمی شود ، از قطعه به طرف مجرای ورود مذاب به قالب .
4. جلوگيری از ورود آخالها ، اکسيدهای سر باره ای ، ذرات و مواد قالب از طريق کنترل تلاطم و آشفتگی مذاب و يا با استفاده از مواد و روشهای تکنيکی از قبيل استفاده از صافيها ، رويه گيری ، فشار گيرها و ....
5. اقتصادی بودن از نظر راندمان ريختگی و نیز هزينه های تميز کاری

انواع سيستم راهگاهی
يكي از شرايط لازم براي رسيدن به یک سیستم راهگاهی مناسب درنظر گرفتن نسبت صحيح راهگاهي است. نسبت راهگاهي در اصطلاح ريخته گري عبارتست از نسبت سطح مقطع راهگاه بارريز(As) به سطح مقطع راهگاه اصلي (Ar) به مجموع سطوح مقاطع راهگاههاي فرعي Ag)) و يا به اختصار : As:Ar:Ag اين نسبت بر حسب نوع ذوب و نوع قطعه ريختگي تعيين مي شود ولي بطور كلي تمام نسبت هاي ممكن را مي توان در دو گروه كلي جاي داد:

سيستم فشاري (Pressurized gating system)
در اين سيستم مجموع سطوح مقاطع راهگاهي فرعي كمتر از سطوح مقطع راهگاهي بارريز است. براي مثال نسبت هاي 2:1.5:1 نشان دهنده سيستم فشاري مي باشد زيرا در چنين حالتي همواره فشاري در پشت مذاب در حال جريان موجود خواهد بود.

سيستم غير فشاري(Non-Pressurized gating system)
در اين سيستم مجموع سطوح مقطع راهگاهي فرعي از سطح مقطع راهگاه بارريز بشتر بوده و درنتيجه فشار مذاب در راهگاه بارريز گرفته شده و مذاب به آرامي وارد محفظه قالب مي گردد نسبت هاي 3 : 3 : 1 مثالي از يك سيستم فشاري را بيان مي كنند.

اجزای سيستم راهگاهی
يک سيستم راهگاهی به طور کلی می تواند دارای اجزاي زير مي باشد :
1 - حوضچه (قيف ) بالای راهگاه بارريز
2- راهگاه بارريز ( لوله راهگاه )
3- حوضچه پای راهگاه بارريز
4- کانالهای اصلی (راهبار) و فرعی (راهباره)

حوضچه (قيف ) بالای راهگاه بارريز
از نکات اساسی در ارتباط با حوضچه های بالای راهگاه بارريز آن است که اين حوضچه ها بايد در طول عمل بارريزی ، همواره پُر نگه داشته شوند : زيرا اين امر موجب مي شود تا اولاً ، شلاکه و مواد ناخالصی که معمولاً سبکتر از مذاب هستند بر روی سطح مذاب موجود در حوضچه جمع شوند و در نتيجه به داخل محفظه قالب راه پيدا نکنند. ثانياً ، پر نگه داشتن حوضچه از مذاب ، ضمن ايجاد جريان مناسبی از مذاب با فشار استاتيکی معين در داخل سيستم راهگاهی ، از جذب شدن هوا و ورود آن به قالب نيز جلوگيری می کند . در بعضی موارد ، بويژه در مورد فلزات و آلياژهای غير آهنی ، برای اينکه عمل تنظيم سرعت جريان مذاب ، جلوگيری از ورود شلاکه و مواد ناخواسته به داخل قالب و نيز ايجاد جريانی آرام و با حداقل تلاطم به منظور جلوگيری از ورود هوا به داخل قالب و حفظ نمودن قالب از آسيب ريزش مستقيم مذاب ، به طور مطلوبتری صورت پذيرد ، از حوضچه های موسوم به حوضچه گلابی یا لگنی استفاده می شود .

راهگاه بارريز ( لوله راهگاه )
راهگاه بارريز مجرايی عمودی است که سطح مقطع آن از بالا به طرف پايين کاهش می يابد . اين راهگاه از طرف سطح بزرگتر به حوضچه بالای راهگاه بارريز و از طرف سطح کوچکتر به حوضچه ديگری از طريق نام حوضچه پای راهگاه به کانال اصلی يا راهبار متصل می شود . مخروطی شکل بودن به منظور پُر نگه داشتن و در نتيجه جلوگيری از ورود هوا به داخل آن ، لازم است. بديهی است در صورت انتخاب اشکال استوانه ای برای راهگاه بارريز , حباب هوا مي تواند در طول راهگاه حبس شود و باعث ايجاد آشفتگی در مذاب و جذب هوا در آن گردد. حوضچه پای راهگاه بارريز از آنجا که سرعت مذاب در قسمت پايين راهگاه بارريز به بيشترين مقدار خود می رسد و اين امر ممکن است تلاطم و آشفتی جريان مذاب را در راهباره و درنتيجه آن , تخريب قالب و جذب هوا را به دنبال داشته باشد , از اين رو , برای جلوگيری از اين امر , حوضچه ای در انتهای راهگاه بارريز تعبيه می گردد که به آن حوضچه پای راهگاه گفته می شود. بنابر اين , با ايجاد حوضچه ی پای راهگاه , از تلاطم مذاب جلوگيری می شود و مذاب با سرعتی مناسب و از طريق راهباره وارد قالب می گردد.

کانالهای اصلی (راهبار) و فرعی (راهباره)
همان طور که قبلاً بيان گرديد , مذاب در انتهای راهگاه بارريز دارای سرعت زيادی است که انتقال مستقيم چنين مذابی به درون قالب , تلاطم و آشفتگی جريان و درنتيجه جذب هوا و تخريب سطوح قالب را به دنبال خواهد داشت. عموماً مذاب پس از جاری شدن در راهباراز طريق کانال هايی که از آن منشعب می شوند وارد محفظه قالب می گردد. اين کانال های انشعابی به کانال های فرعی يا راهباره موسومند. قابل به ذکر است که معمولاً , راهبار , بعد از آخرين راهباره انشعابی از آن , کمی امتداد پيدا می کند تا بدين وسيله مواد ناخواسته موجود در مذاب و ساير آشفتگيها , به اين قسمت انتهايی کشيده شود و از ورود آنها به داخل محفظه ی قالب جلوگيری گردد. اين قسمت انتهايی راهبار , کانال ممتد ناميده می شود.

طرح مناسب برای اتصال اجزای سيستم راهگاهی
بنابر مطالب گذشته , يکی از وظايف مهم يک سيستم راهگاهی , ايجاد جرياني آرام و يکنواخت و با حداقل تلاطم و آشفتگی می باشد. با توجه به اين موضوع , بديهی است در صورتی که اجزای مختلف سيستم راهگاهی با گوشه هايی تيز به يکديگر مرتبط گردند , به دليل ايجاد تلاطم و آشفتگی در جريان مذاب در اثر تغيير مسير ناگهانی در محل گوشه ها , جذب هوا و گازهای ايجاد شده در قالب تسهيل می گردد. تغيير مسير جريان در محل گوشه ها منجربه ايجاد مناطقی با فشار کمتر از فشار اتمسفر می گردد که در نتيجه اين امر هوا و گازهای موجود در قالب وارد مذاب می شوند . برای رفع اين مشکل بايد محل اتصال به صورت مدور در نظر گرفته شود و همچنين محل اتصال راهبار وراهباره نيز بايد به گونه ای طراحی گردد که از تغيير ناگهانی سرعت مذاب جلوگيری شود .

روشهای راهگاه گزاری:
بر اساس نوع فلز يا آلياژ شکل ابعاد و وزن قطعه ريختگی سيستم راهگاهی به 3 طريقه کلی تعبيه می شود . روش راهگاه گزاری از بالا : هنگام استفاده از چنين روشی بايد به 2 نکته زير توجه شود
الف- به دليل ريزش مستقيم مذاب و امکان تخريب قالب ، قالب بايد از استحکام بالايی برخوردار باشد .
ب- به دليل ايجاد جريان آشفته عيوبی همچون جذب هوا و گاز و اکسيده شدن فلز تشديد می گردد.

روشهای راهگاه گزاری ازپایین:
با توجه به عیوبی که از آشفتگی و تلاطم ناشی از سقوط مذاب ایجاد می گردد ورود مذاب از پایین محفظه قالب توصیه می شود و با توجه به قرار گیری اولین مذاب در سطح فوقانی قطعه ( محل استقرار تغذیه ) انجماد مذاب در شیب دمایی مناسب صورت نمی گیرد حال آنکه عیب حفره های انقباضی در قطعا تی با این نوع سیستم راهگاهی اجتناب ناپذیر است برای رفع این مشکل از راهگاه های پله ای استفاده می شود . در راهگاه پله ای اتصال بیشتري از راهگاه به قطعه صورت می گيرد به طوري که گرم ترین مذاب وارد تغذیه می گردد تا شیب دمایی مناسب حاصل می شود . استفاده از تغذیه جانبی در سیستم های راهگاهی تعبیه شده در زیر قالب و افزایش راندمان تغذیه کمک به سزایی می کند. روش راهگاه گزاری در سطح جدایش در این روش مذاب از ارتفاع کمتری از سطح جدایش وارد محفظه قالب می شود و بنابراین عیوب مربوط به راهگاه گزاری از بالا کاهش می یابد روش های آخال گیری در سیستم های راهگاهی با توجه به یکی از وظایف سیستم راهگاهی که آخال گیری می باشد توصیه می شود یکی از سه راه زیر در سیستم راهگاهی لحاظ گردد
1- روش جدا سازی مواد ناخواسته بر اساس اختلاف در وزن مخصوص
2- استفاده از کانال ممتد: در این روش راهبار بعد از محل آخرین راهباره کمی امتداد داده می شود با توجه به تمایل مذاب برای حرکت در مسیر مستقیم اولین مذاب که حاوی بیشترین نا خالصی است به محل جدید تعبیه شده هدایت می شود و در صورت طراحی صحیح سیستم این مذاب به داخل محفظه قالب راه پیدا نمی کند و بدین وسیله از ورود نا خالصی های ناخواسته به قالب جلوگیری می شود.
۳-استفاده از موانع و گلویی در سیستم راهگاهی : با اعمال روش هایی مانند ایجاد محفظه هایی به نام تله در راهبار تعبیه راهبار در قسمت بالای قالب و راهباره ها در قسمت پایین آن و قرار دادن مانع یا صد و توپی حوضچه می توان مواد نا خواسته را در قسمت های مختلف سیستم راهگاهی جمع آوری و از ورود آنها به محفظه قالب جلوگیری کرد استفاده از راهگاههای گردابی : در این روش مواد نا خواسته در اثر ایجاد نیروی جانب به مرکز در سطح مذاب جمع شده و به داخل کانالی که در بالای محفظه گردابی تعبیه شده است رانده می شود. استفاده از صافی: در آلیاژهایی که وزن مخصوص پایین تری نسبت به نا خالصی ها دارند استفاده از روشهای قبلی نا کارآمد می باشد . و برای جلو گیری از ورود نا خالصی در ریخته گری این نوع آلیاژها از صافی و ----- ها در سیستم راهگاهی استفاده می شود

فیلمهای سطحی مذاب
فيلم هاي روي سطح مذاب به دو صورت شكل مي گيرد.
1- فيلم هاي اكسيدي ناشي از تجزيه رطوبت و واكنش با هوا
2- فيلم هاي گرافيتي ناشي از تجزيه هيدرو كربن ها فيلم هاي سطحي
در حالت عادي به عنوان يك محافظ از سطح مذاب شناخته مي شوند ، ولي در صورت آشفتگي و تلاطم جريان ، بر روي هم تا مي خورند .و وارد مذاب مي شوند. ذرات فيلم تا خورده در مذاب دفع شده و به عنوان منشاء برخي از عيوب مانند ترك در قطعه عمل مي كند. پس هر گونه عميلياتي كه فيلم سطحي مذاب را پاره و داخل مذاب كند نا مناسب است و بايد تصحيح گردد. عواملي مانند ارتفاع زياد بارريزي ، طغيان سطحي ، مذاب تلاطم سطحي ، جوش متلاقي و رد حباب باعث ايجاد عيوب ناشي از فيلم هاي سطحي مذاب مي شود عيوبي مانند : شلاكه
تخلخل در قطعه
حفره هاي گازي

بارريزي:
به هنگام ريختن مذاب بعضي از آلياژ ها ، يك فيلم سطحي اكسيدي در حال سقوط مذاب را احاطه مي كند. هر چقدر لبه پاتيل به داهانه قالب نزديك تر باشد اين فيلم قدرت حفاظتي خود را از مذاب حفظ مي كند. و از اكسيداسيون مذاب جلوگيري مي كند. Turmer گزارش كرده است كه اگر ارتفاع بارريزي بيشتر از90 mm باشد هوا وارد مذاب مي شود و به صورت حباب هايي در سطح ظاهر مي گردد. در نتيجه تشكيل و ورود اكسيدهاي سطحي به مذاب در اثر بارريزي از ويژگي هاي روش ريخته گري وزني است. بنابراين براي جلوگيري ازاين حالت مي توان ريخته گري از كف و بارريزي رو به بالا را مورد استفاده قرار داد.

طغيان سطحي مذاب :
پدیده طغیان سطح مذاب در هنگام ریخنه گری وجود دارد. حتی در ورودي از ته نیز هنگامی که مذاب به طرف بالا حرکت می کند فیلم سطحی به طور مداوم پاره شده و به اطراف حرکت کرده و به پوسته جامد قطعه بر خورد می کند. قسمت هايی از مذاب در حال پرکردن محفظه قالب با سرعت بیشتری بالا می برن و خود را از سطحی که دارای جریان آرامی است جدا می کند و بدین صورت جبهه سطحی مذاب ناپیدار می شود در این حالت مذاب بر روی جبهه ایستا طغیان می کند بنابراین پیشروی مذاب ناشی از توقف ها و طغیان های متوالی است به صورتی که هر طغیان جدید باعث دفع یک فیلم سطحی چند لایه می شود . برای جلو گیري از این نحوه نامناسب پر شدن قالب کاهش آهنگ بارریزی ، اصلاح سیستم راهگاهی و یا در صورت لزوم کاهش شرایط تشکیل فیلم موثر می باشد ( برای آلیاژهای فیلم ساز ریخته گری در سیستم خلاء توصیه می گردد ) .

تلاطم سطحی :
تلاطم سطحی متداول ترین حالتی از حرکت مذاب است که توسط آن فیلم سطحی وارد مذاب می شود معیار آغاز تلاطم سطحی افزایش سرعت مذاب از یک حد مشخص است . که در نتیجه آن فیلمهای خشک سطحی مذاب بر روی هم آمده و گاز یا هوا در بین آنها حبس می شود و با تشدید تلاطم فیلم پاره شده و مذاب از محل پارگی به بیرون نفوذ می کند و در نتیجه اقتشاش ایجاد شده فیلم درون مذاب دفع می گردد.

جوش متلاقی :
در بعضی مواقع لازم است جریان ورودی مذاب به قطعه به دو یا چند جریان تبدیل شود که بعدا" در نقطه دیگری به یکدیگر بپیوندد . در این حال جدا شدن و اتصال مجدد جریان مذاب منجربه تشکیل فیلم ها یی بر روی جبهه پیش رونده می شود که می تواند به دلیل مشکل بودن اتصال کامل باعث عیوب مختلف می گردد این حالت را جوش متلاقی می گویند .

[boomba]

توضیحاتی پیرامون Wps & Pqr

در نظر بگیرید در کارخانه ای بزرگ که تعداد زیادی پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کیفی و یا ناظر هستیم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاری برخورد میکنیم ....انواع الکترودها,ورقها با ضخامتهاي متفاوت, ماشینهای مختلف که تحت شرایط خاصی تنظیم شده است ,جوشكاران كه اغلب به روش سنتي(بدون رعايت اصول علمي)جوشكاري ميكنند را در نظر بگیرید. بهترین کار چک کردن کار با کتابچه ای است که به عنوان WPS((Welding Procedure spcificationمعروف است. هر چند کاربرد اصلی این دفترچه برای پرسنل تولید است اما در واقع زبان مشترک تولید کننده و بازرس و ناظر میباشد که در بعضی مواقع کارفرماهای بزرگ خودشان WPSمورى قبول خوى را به سازنده ارایه میکنند و بنای بازرسی ها را بر اساس آن قرار میدهند.
استاندارد مرجع AWSََ حدود 170 نوع اتصال را با پوزیشنهای متفاوت معرفی کرده و انواع پارامترهای جوشکاری را برای تمامی انواع فرایندها(SMAW-MIG/MAG-TIG-SAW-…)معرفي کرده این متغیرها شامل محدوده ضخامت مجاز برای نوع اتصال –دامنه تغییرات مجاز برای آمپر- ولتاژ-قطر الکترود-نوع پودر-زاویه کونیک کردن-روش پیشگرم و پسگرم-و ... میباشد. که بخشی از وظیفه QC_MAN کنترل میزان تطابق روش جاری جوشکاری با روش مشخص شده در WPS است. در بعضی از موارد خاص که استاندارد روش خاصی ارایه نداده اغلب یک طراح جوش بنا به تجربیات خود پروسیجری ارایه میدهد. در بعضی شرکتهای بزرگ برای هر پروژه ای یک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا که روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر میرسد که نیازی به -WPS هاي متفاوت نباشد. و تجربه نشان داده که برای کارهای مشخص و ثابت بهتر است یک WPS تهیه شود و از تعدد ایجاد مدارک و مستندات دست وپاگیر جلوگیری شود. یک WPS معمولي ميتوانيد در حدود 200-250 صفحه باشد.یعنی به همین تعداد اتصالات مختلف را نشان داده و روش جوشکاری مربوطه را توضیح داده است.

PQR

(Procedure Qualification Record)

(ابتدا توضیح کوتاهی در مورد خود PQR لازم است که باید گفت PQR نتایج آزمایشات مخرب و غیر مخرب در مورد یک نوع مشخص جوش است.که از طرف آزمایشگاههای معتبر باید ارایه شود)
حال به این سوال میرسیم که از کجا اعتبار یک WPS را بفهمیم؟ ومدیران خط تولید یا تضمین کیفیت و یا
ناظران و کنترل کیفیت چطور از اعتبار WPS اطمینان حاصل میکنند؟
قطعا آن قسمت از WPS که از متن استاندارد استخراج شده نیاز به اینکار ندارد چرا که تمامی موارد پیشنهادی استاندارد هم حاصل تجربیات گروه زیادی از متخصصان بوده است وفلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسیر تجربه است تا زودتر به نتیجه دلخواه برسیم.ولی جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستاندارد AWSمشخصا به این موضوع اشاره شده که برای موارد پیشنهادی استاندارد نیازی به PQR نيست.
اما برای آن مواردی که از استاندارد استخراج نشده و پیشنهاد واحد طراحی و یا مشاور طرح بوده باید حتما PQR تهیه شود.

روش تهیه PQR:
فرض کنیم نیاز داریم برای 70 نوع از انواع اتصالات PQR تهیه کنیم.آیا باید 70 نمونه تهیه کنیم؟ و آیا این کار عاقلانه است؟ مسلما خیر.
بنابر جداول مربوط به تهیه نمونه برای PQR میتوان تعداد بسیار کمتری برای تاییدیه روش جوشکاری
( PQR) تهیه کرد به این ترتیب که در جداول مربوطه بنا بر تغییرات ضخامت قطعات در اتصالات شبیه یه هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزمایشات برای آن نمونه معرفی شده. که پس از فرستادن قطعات به ازمایشگاههای ذیصلاح و گرفتن جواب مثبت میتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاری را آغاز کرد.

مثال:
فرض کنید دفترچه WPS را براي تهيه PQR در اختیار دارید.مراحل زیر برای تهیه PQRپیشنهاد میشود.
1-اتصالاتی که در استاندارد وجود دارد راتنها با متن استاندارد مطابقت دهید تا چیزی از قلم نیفتاده باشد و تلرانسها دقیقا استخراج شده باشد و نظایر این...
2-در مورد اتصالات شبیه به هم با مراجع به استاندارد یکی از پرکاربردترین ضخامتها را انتخاب کنید.برای کارهای سازه ای و اتصال نوع Grooveفرض كنید که 45 نوع ضخامت مختلف به شما معرفی شده .بهترین کار این است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترین نمونه برای تهیه PQR انتخاب كنيم كه اين بهترين انتخاب اغلب پرکاربردترین یا حساسترین اتصال است.مثلا Grooveبا ضخامت 30-30که بنابر جدول استاندارد میبینیم که این نوع اتصال محدوده ضخامتیmm 3 تاmm 60 را با اعتبار میبخشد یعنی برای ضخامت 2 تا 60 دیگر نیازی به تهیه PQR نداریم و این از مزایای استفاده از استاندارد است.
3-حال که نمونه مورد نظر راانتخاب کردیم باید در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد آمده است آنرا تهیه کنیم و توسط یک جوشکار که دارای کارت صلاحیت جوشکاری در حالت مربوطه(1G-2G-1F-2F و غیره) است جوشکاری انجام شود.
4-قطعه مور نظر را به آزمایشگاههای معتبر ارسال میکنیم تا تحت تستهای مختلف قرار گیرد. این تستها اغلب خمش کناره-رادیوگرافی-ماکرواچ-شکست و ... است.
5-پس از اعلام نتیجه مثبت آزمایشگاه میتوان جوشکاری را آغاز نمود.

[boomba]

اثر طراحی و اجرای اتصالات جوشی بر آسیب پذیری لرزه ای سازه های فولادی

چکیده
باگذشت حدود 50 سال از کاربرد اتصالات جوشی در صنعت شاختمان در ایران هنوز نقایص زیادی در اجرای ساختمانهای فولادی جدید مشاهده می شود. در یک بررسی اولیه عوامل زیر را می توان به عنوان دلایل اصلی نقایص ذکر کرد:

1- عدم طرح دقیق اتصالات جوشی با توجه به عملکرد مورد نظر آنها
2- عدم انطباق اجرای معمول ساختمان با آیین نامه ها و دستورالعملها
3- کیفیت پایین جوش به علت عدم وجود آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای مهندسان و جوشکاران
4- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور.

در این مقاله بعد از مرور خرابیهای سازه های فولادی در زلزله های گذشته ایران و جهان سعی گردیده تا طراحی و اجرای معمول و سنتی سازه های فولادی جوش شده در کشور با حالت قابل قبول آن مقایسه گردد. برای این منظور از آیین نامه های معمول طراحی سازه های فولادی ایران و آیین نامه های طراحی کشورهای صنعتی زلزله خیز استفاده شده تا مشخص شود که چه مواردی از اجرا یا آیین نامه ها و دستورالعملهای اجرایی همخوانی ندارد. علاوه بر آن مطالعه ای بر روی نقاط ضعیفی که ناشی از اجرای جوش می باشد انجام گرفته و در پایان پیشنهاداتی برای بهبود وضع موجود و کاهش خطرات ناشی از زلزله ها در این نوع سازه ها ارایه گردیده است.


مقدمه

سازه فولادی از مجموعه ای از اعضای باربرساخته شده از نیمرخهای فولادی یا ورق می باشد که به کمک اتصالات به یکدیگر متصل می گردند.با توجه به روشهای تکامل یافته ای که برای تولید نیمرخ های فولادی به کار گرفته می شود این مقاطع غالبا رفتار در حد قابل انتظاری از خود نشان می دهند. مساله بسیار مهم رفتار اتصالاتی است که الف) برای ساخت اعضای مرکب از نیمرخ و ورق برای یکپارچه نمودن اعضا(شامل تیر و ستون و مهاربندها)در محل گره ها مورد استفاده قرار می گیرد.وسایلی که برای ساخت اعضا و اتصال آنها به یکدیگر به کار می رود شامل پیچ و پرچ و جوش است.در این میان استفاده از جوش در ساختمان سازی متعارف در ایران بسیار رایج است.تا زمان وقوع زلزله نورث ریچ(1994)تصور بر این بود که در صورت رعایت اصول فنی در طرح و اجرای سازه های فولادی جوشی این سازه هادر زلزله عملکرد قابل قبولی از خود نشان می دهند.اما وقوع این زلزله این فرض رازیر سوال برد.در این زلزله مشاهده شد که در بسیاری از اتصالات , در محل درز جوش اتصال , فلز مادر(Base metal) دچار ترک یا یعضا شکست شده است.اسن مساله باعث شد تا تحقیقات گسترده ای در مورد علت این پدیده صورت گیرد که این تحقیقات تا به امروز ادامه دارد.از طرف دیگر مشاهده و تحقیق درباره وضعیت ساخت و ساز ساختمانهای فولادی نشان می دهد که اتصالات جوشی متداول در ایران از کیفیت مناسبی برخوردار نیستند و با وجود سابقه نسبتا طولانی در استفاده از جوشکاری در صنعت ساختمان هنوز نقایص زیادی در این زمینه مشاهده می شود.

عملکرد لرزه ای ساختمانهای فولادی

براساس تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات انجام گرفته سازه هایی در برابر زلزله دارای عملکرد بهتری هستند که بتوانند ضمن حفظ پایداری و انسجام کلی خود انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند.با توجهبه منحنی نیرو-تغییر مکان سازه ها و توجه به این مطلب که سطح بین منحنی نیرو-تغییرمکان و محور تغییرمکان نشان دهنده میزان انرژی جذب شده توسط سازه است.هر چه سازه شکل پذیرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوبتری دارد.فولاد نرمه به علت طبیعت شکل پذیر از این نظر ماده مناسبی می باشد و می تواند میزان زیادی انرژی جذب کند.اما تجربه نشان داده است که در سازه های فولادی در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب عملکرد مناسب لرزه ای آنها مناسب و قابل قبول نخواهد بود و در اثر زلزله دچار شکست سازه ای و یا انهدام خواهد شد.در زلزله منجیل (1369) مشاهده شد که تعدادی از ساختمانهای فولادی دچار تخریب کامل شدند. رفتار این سازه ها در این زلزله ثابت کرد که در بسیاری از موارد سازه های موجود دارای سیستم مقاوم زلزله مناسبی نیستند.استفاده از تیرهای خورجینی(تیرهای سرتاسری در دو طرف ستون با اتصال نبشی) و عدم شناخت سیستم حاصل و مدل صحیح برای این اتصالات باعث شده این سیستم از نظر مهندسی زلزله بسیار آسیب پذیر تلقی گردد.درس حاصل از این زلزله کیفیت پایین ساخت و ساز شهری بودکه در سالهای اخیر تلاشهایی برای اصلاح آن به عمل آمده است.در زلزله نورث ریچ آمریکا مشاهده شد که در بسیاری ازساختمانهای فولادی اتصال تیرها و ستونها دچار ترک و یا بعضا شکست شد.بیشتر این ترکها و شکستها در بال ستون اتفاق افتاده است.


صنعت جوشکاری ساختمان در ایران

با گذشت 50 سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخیر(80-1370)از نظر تعداد ساختمانهایی که با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنایی به شمار می آید.در نیمه دوم این دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ایرن به ناگهان سر از زمین برآورد.گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد.از طرف حجم عظیم ساخت و ساز نیروز انسانی زیادی اعم از مهندس و تکنسین و جوشکار احتیاج داشت که باعث ورود افراد غیرمتخصص به این جرگه گردید.تمامی این مسایل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که باید از کیفیت مطلوبی برخوردار نباشد.تخریب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجیل موید پایین بودن کیفیت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از میان تمامی عوامل دخیل در طرح و ساخت سازه های فولادی اتصالهای جوشی از نارساییهای بیشتری برخوردارند. علل اصلی پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان به صورت زیر بیان نمود :
1- عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها
2- کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
3- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
4- عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها

1- عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها

در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییات ارایه شده در آیین نامه تطابق ندارد.این موارد ناشی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد:
الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها و
جزییات غیرقابل اجرا
ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجرا
پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدم
توانایی در تمیز دادن حالات مختلف از یکدیگر
بعد از اجباری شدن آیین نامه2800(1368) اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله از یک طرف و محدودیتهای معماری برای استفاده از سیستم مهاربندی از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد.در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگراز تیر به ستون وجود داشته باشد.در این نوع اتصالات از ورقهای بالاسری و زیرسری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آنجاییکه متاسفانه عملیات جوشکاری در محل کارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت می گیرد کنترل کیفیت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ درارتفاع زیاد از سطح زمین حتی به صورت عینی(Visual) امکان پذیر نمی باشد. همچنین معمولا در محل اتصال ورق به ستون به جای جوش نفوذی از جوش گوشه استفاده می شود در نتیجه هنگام زلزله این نقاط علاوه بر تحمل نیروی کمتر در حالت تردشکن گیسخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاری ازدومقطع در کنار یکدیگر استفاده می شود باید هم پایداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تاخیچکدان تحت تاثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند.برای این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یکدیگر متصل شوند تاطول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاری از اوقات بادبندهای دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمی شوند و در نتیجه دومقطع بایکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دومقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر نموده است.اما در موارد زیادی مشاهده می شود که فاصله بین جوش ستونها بیشتراز این مقدار است.



2- کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان

یکی از مهمترین اشکالات موجوددر اجرای ساختمانهای فولادی در کشور کیفیت پایین جوشکاری ساختمان می باشد.عوامل مختلفی در این امر تاثیر می گذارند.استفاده ازجوشهای کارگاهی حتی در مورد جوشهای نفوذی و اجرای کل جوشکاری درکارگاه ساختمانی و استفاده از نیروی انسانی غیرمجرب از عولمل اصلی پایین آمدن کیفیت جوشکاری ساختمان می باشد.در نتیجه عوامل برشمرده شده مشکلات عدیده ای گریبانگیر اتصالات جوشی می باشد.
در بسیاری از موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگر است و یا اینکهروی فلززنگ زده یا رنگ خورده جوش داده می شود.گاه در فاصله بین پاسهای متوالی جوش حتی از جدا نموده گل جوش نیز خودداری می شود و یابدون برداشتنگل جوشکاری اقدام به زدن رنگ ضدزنگ می شود.از انواع جوشهایی که در کارهای ساختمانی بسیار از آن استفاده می شود جوش سربالا می باشد. به علت سختی اجرا در غالب موارد این نوع جوش از کیفیت پایینی برخوردار است. در بسیاری از موارد در اثر استفاده از تکنیکهای نامناسب جوشکاری نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات اتفاق می افتد.
عیوبی نظیر نفوذ ناقص بریدگی کناره جوش اختلاط سرباره تخلخل و وجود ترک درفلز مادر باعث کاهش ظرفیت باربری قطعات می شود. یکی از متداولترین اشکال مقاطع مورد استفاده در سازه های فولادی تیرهای لانه زنبوری می باشد.بسیاری از مجریان طرح این تیرها را در وضعیت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ می کنند. در بسیاری از موارد جوش میانی تیر از کیفیت پایینی برخورداراست و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت و تقویتهای لازم درمجل تکیه گاه تیر و وسط آن صورت نمی پذیرد. متاسفانه طراحی و اجرای پلکانهای فولادی در ساختمانها نیز از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن مبذول نمی شود .




3- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور


با توجه به اهمیتی که شهرداری برای مسایلی از قبیل پارکینگ و نورگیرها و مسایلی از این دست قایل است مشاهده می شود که بیشتر توجه مهندسان نیز به این امور معطوف می باشد و توجه چندانی به مسایل سازه ای نمی شود.البته باید به این نکته نیز اشاره شود که به علت عدم وجود آموزش جوشکاری در واحدهای درسی دانشجویان عمران مهندسینی که از دانشگاه فارغ التحصیل می شوند در این زمینه دارای اطلاعات کافی نیستند و به عنوان مهندس ناظر نمی توانند مسوولیت خود را به نحواحسن انجام دهند.البته باید به این موارد مساله سختی کار را نیز افزود.به علت جوشکاری در ارتفاع غالب مهندسین از انجام بازدید از این جوشها طفره می روند. در نهایت امر اینکه آنطور که از ظواهر امر مشخص است شهرداریها نیز در این زمینه کوچکترین نقشی ایفا نمی کنند و هیچگونه نظارتی بر اجرای ساختمانها ندارند.


4- عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها

بسیاری از کارفرمایان عمل طراحی سازه و ایجاد تمهیدات مقابله با زلزله را یک امر زاید می دانند و تلاش می کنند تا کمترین هزینه ممکن را صرف این کار نمایند.از طرف دیگر شهرداریها کمترین نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها نداشته فقط به مسایل معماری دقت می کنند. این عوامل دست به دست هم می دهد تا فقط حق امضای مهندسین سازه اهمیت داشته باشد و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین موضوع مهندسین سازه اغلب کمترین وقت را صرف این عمل می نمایند و بالطبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی نبذول نمی شود. بعضی اوقات از اتصالات طرح شده برای یک ساختمان در نقشه های دیگر ساختمانها استفاده می شود. در بسیاری از موارد جزییات اتصالات موجود در نقشه ها نامفهوم بی دقت و ناقص است.

نتیجه گیری و پیشنهادات
از بررسی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی در سطح تهران مشخص است که هنوز مشکلات زیادی در طرح و اجرای این سازه ها وجود دارد. و عمده مشکلات و نقایص مربوط به اتصالات جوشی است.اجرای جوش کارگاهی و نبود آموزش کافی برای مهندسان عمران و عدم نظارت کافی بر حسن اجرای جوش و ... مشکلاتی است که این صنعت را رنج میدهد.و برای رفع این موارد بهترین راه
1- در صورت امکان استفاده از جوش در کارخانه به جای جوش کارگاهی
2- بالابردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره زلزله بر ساختمانها
3- آموزش جوشکاری به جوشکاران و دادن گواهینامه به جوشکاران ماهر ساختمانی
4- آموزش جوشکاری به عنوان واحد درسی به مهندسین عمران و یا ایجاد شاخه جدیدی
تحت عنوان بازرسی جوش اسکات برای مهندسیت ناظر
5- تقویت سیستم نظارتی موجود و ایجاد سیستم های نظارتی ناظربر کار مهندسین عمران

[boomba]

خصوصیات آرگون وهلیم:( Characteristics of Argon and helium)

عمده ترین فاکتور تاثیرگذار روی کارایی گازمحافظ چگالی (دانسیته )گازاست.آرگون تقریبا3/1 برابر از هواو10 برابر از هلیم سنگین تراست .آرگون ،پس ازاینکه ازنازل تورچ خارج شد،پوششی روی منطقه جوشکاری ایجادمی کند،درحالی که هلیم،به این خاطر که ازآرگون سبک تراست ،تمایل به افزایش منطقه محافظت نازل دارد.تجریه اکیدانشان می دهد که برای ایجاد اثرات حفاظتی معادل،جریان هلیم باید 2تا3 برابرجریان آرگون باشد.این رابطه درترکیبات آرگون – هلیم که میزان هلیم بیشراز میزان آرگون است نیزصادق است.خصوصیات مهم این گازها رابطه ولتاژ – جریان قوس تنگستن درهلیم وآرگون می باشد.درهمه سطوح جریان،برای قوس های معادل ،ولتاژ قوس حاصله ازهلیم،به میزان قابل توجهی بیشتراز آرگون است .ازآنجا که گرمای قوس تقریباتوسط میزلن جریان وولتاژ تولیدی (نیروی قوس ) اندازه گیری می شود،هلیم گرمانی بیشتری نسبت به آرگون ایجاد می کند.مزیت این گرما،آنجایی مورد توجه قرارمی گیرد که موادضخیم جوشکاری می شود وفلزات دارای رسانای گرمایی بالا یادرجه ذوب نسبتابالاهستند،لیکن باید اشاره شود درجریان های ضعیف تر،منحنی های ولت – آمپر ازمیان ولتاژ مینیم درسطح جریانی حدود 90 آمپر،بعدازآنکه باکاهش جریان،ولتاژ افزایش پیدامی کند ،عبور می نمایند.درهلیم،این افزایش ولتاژ دررنج 50 تا 150 آمپرهنگامیکه بیشترعملیات جوشکاری موادنازک انجام شده است ،صورت می پذیرد.ازآنجاکه افزایش ولتاژ درآرگون ،زیرجریان 50 آمپر صورت می گیرد،بااستفاده از آرگون دررنج جریان 50 تا150 آمپر،اپراتور هنگام جوشکاری کنترل بیشتری روی طول قوس دارد.واضح است که هنگام کارباآرگون ،برای ایجاد ولتاژ مساوی ،باید ازجریان بسیاربالاتری نسبت به هلیم استفاده شود .ازآنجا که درجریان های مساوی سوختگی کناره جوش درهردونوع گازروی می دهد،لذا هلیم درسرعت های بالاتر،باعث ایجاد جوشهایی بهترمی شود .دیگر شاخه تاثیرگذر،پایداری قوس است.هردوگاز باجریان مستقیم قوس پایدار ایجادمی کنند.هنگام کار باجریان متناوب که درجوشکاری آلومینیوم ومنیزیم کاربرد وسیعی دارد،آرگون باعث ایجاد قوس پایدارتر وعملیات تمیزکنندگی بهتری می شود که دراین مورد برتری آرگون نسبت به هلیم کاملا مشهوراست.
منبع : سایت ایران جوش

[boomba]

تحقیق چگونگی تعمیر و اصلاح جوش

چگونگی تعمیر و اصلاح جوش
در یک پروژه امکان رخ دادن عیب به طور حتمی وجود دارد بنابراین با داشتن دستورالعمل ساخت،دستورالعمل جوشکاری WPS و معیارهای عیوب در استاندارها و بازرسی دقیق و ملاحضات اقتصادی می توان به تعمیر جوشها بدون ایجاد هر گونه مشکلی فایق آمد.
عیب چیست :در جوشکاری رعایت نکردن بعضی از اصول سبب کاهش استحکام جوش می شود که نتیجه آن عیب می باشد.
جوش معیوب: جوشی که یکی یا همه نیازهای مطرح شده در استاندارد یا کد مرجع را دارا نباشد جوش معیوب تلقی می شود.
انواع عیوب معروف در جوشکاری عبارتند از:
*پروفیل نا مناسب جوش (Bad Profile)
*تخلخل (حفرهPorosity)
*ترک (Crack)
*تقعر (Concavity)
*تحدب (Convexity)

*جرقه (Spater)
*لکه قوس (Arc Stricke)
*روی هم افتادگی لبه (Over Lap)
*سوختگی سراسری (Burn Through)
*عدم ذوب کافی (Lack of Fusion)
*عدم نفوذ کافی (Lack of Penetration)
*عدم هم ترازی (High-Low)
*نفوذ بیش از حد (Exesses Peneteration)
*سرباره حبس شده (Slag Inclusion)
*بریدگی کنار جوش (Under Cut)
*چاله سیاه جوش (Black Point)
*تنگستن حبس شده ((Tungstan Inclusion
*عدم پر شدگی شیار (Under Fill)
*گرده اضافی در جوشهای شیاری
(Weld Reinforcement)
*تورق (Lamination)


*عیوب فلز پایه در حین فولاد سازی (Seam/Lap)
*باز شدن دو پوستگی Delamination))
*مشکلات ابعادی (Dimensional)
نوشته شده توسط: صادق بیگدلی

[boomba]

محفظه

قالب تزریق شامل مجموعه ای از قطعاتی است که " محفظه" را تشکیل می دهند، مواد پلاستیک به داخل این محفظه تزریق شده و سرد می شوند. در محفظه قطعه تزریقی شکل می گیرد. بنابراین محفظه به بخشی از فضای قالب گفته می شود که به شکل قطعه تزریقی است و قطعه در آن شکل می گیرد . محفظه با دو عضو قالب شکل می گیرد:الف- حفره: قسمت مادگی قالب است و شکل بیرونی قطعه را به وجود آورد.ب- ماهیچه: قسمت نر قالب است و شکل داخلی قطعه را به وجود می آورد.

صفحات حفره ای و ماهیچه ایاین صفحات در شکل(2-1) برای یک ظرف شش گوش ساده نشان داده شده است.در این مورد قالب شامل دو صفحه است .در داخل یک صفحه حفره ایجاد شده که شکل آن مانند شکل بیرونی قطعه است .بنابراین ،این صفحه را صفحه حفره می نامند .به صورت مشابه ماهیچه دارای شکل بر آمده از صفحه ماهیچه است و شکل آن مانند شکل داخلی قطعه تزریقی است .زمانی که قالب بسته شود ،بین حفره و ماهیچه فضایی به شکل قطعه تزریقی به وجود می آید که آن را محفظه می نامند.

شکل(2-1)قالب پایه شامل صفحه حفره و صفحه


بوش تزریق

در هنگام تزریق مواد پلاستیک به صورت خمیر از نازل ماشین خارج شده و از طریق یک مسیر به محفظه قالب وارد می شود.ساده ترین نوع این مسیر یک سوراخ مخروطی شکل در داخل یک بوش است که در شکل(2-2) نشان داده شده است .مواد موجوددر این مسیر را اسپرو و بوش را بوش تزریق گویند.

شکل (2-2) :سیستم تغذیه برای قالب تک محفظه ای


سیستم راهگاه و ورودی

مواد پلاستیک مستقیما از طریق بوش تزریق (شکل2-2) وارد محفظه شده و در قالب هایی که دارای چند محفظه هستند (قالب هی چند محفظه ای)قبل از ورود مواد به محفظه،می باید این مواد از راهگاه و ورودی نیز عبور کنند(شکل2-3).شکل(2-3):سیستم تغذیه برای قالب چندمحفظه ایحلقه تنظیمبرای اینکه مواد پلاستیک بدون هیچ مانعی وارد قالب شوند،نازل ماشین و بوش تزریق می باید هم راستا باشند.برای اطمینان از این موضوع باید قالب در مرکز صفحه ماشین نصب شود.این هم مرکزی با استفاده از حلقه تنظیم امکان پذیر است.میله ها و بوش های راهنمادر قالب گیری قطعه ای که ضخامت دیواره ها در آن مهم است و برای اطمینان از منطبق بودن حفره و ماهیچه که امری الزامی است با بکاربردن میله ها و بوشهای راهنما در دو لنگه قالب ،هنگام بستن قالب عمل انطباق به صورت رضایتبخشی انجام می شود.شکل(2-4) یک نمونه را که در آن میله های راهنما در سمت ماهیچه و بوش های راهنما در سمت حفره نصب شده ،نشان می دهد.ابعاد میله راهنما باید به اندازه ای باشد که انطباق دو نیمه با توجه به نیروهای اعما ل شده به قالب امکان پذیر باشند در شکل زیر همه قطعات پایه تشکیل دهنده یک قالب در یک برش مقطع از نقشه مونتاژ نشان داده شده است



شکل(2-4):قالب پایه شامل قطعات بوش تزریق ،حلقه تنظیم،میله های راهنما و بوشهای راهنما


متحرکدر شکل (2-4) مشاهده می شود که قطعات مختلف قالب در یکی از دو نیمه قالب جا می گیرند.نیمه ای که به صفحه ثابت ماشین بسته می شود (به صورت خط و نقطه نشان داده شده است)نیمه ثابت قالب نامیده می شود.نیمه دیگر قالب که به صفحه متحرک ماشین بسته می شود به صورت مختصر نیمه متحرک قالب نامیده می شود.اکنون بایستی تصمیم گرفت که حفره و ماهیچه را در کدام نیمه قالب نصب کرد.

عموما به دلیلی که در زیر بیان می شود ماهیچه روی نیمه متحرک قالب نصب می شود:در زمان سرد شدن قالب قطعه تزریقی منقبض شده و در هنگام باز شدن قالب روی ماهیچه می چسبد.خواه ماهیچه روی نیمه ثابت و خواه روی نیمه متحرک قالب نصب شده باشد،این انقباض اتفاق می افتد.به دلیل انقباض در قطعه تزریقی عموما بایستی از یک سیستم پران استفاده کرد.اگر ماهیچه در سمت متحرک قالب نصب شود امکان تحریک سیستم پران ساده تر است.در قالب تک محفظه ای شکل(2-4)حفره در نیمه ثابت و ماهیچه در نیمه متحرک قالب نصب شده است.

منبع:طراحی قالب تزریق پلاستیک - تالیف: آر.جی-ویلیام پای - ترجمه: مهندس اصغر رئوفی

[boomba]

جوشکاري مقاومتي

همانطور كه مي دانيد جوشكاري مقاومتي استفاده وسيعي در صنعت به خاطر تميز بودن و سهولت انجام كار دارد و امروزه گستره استفاده از آن به ميكرو اتصال ها و اتصالات بسيار كوچك نيز رسيده است . در جوشكاري مقاومتي به وسيله عبور جريان بالا از اتصال ( همراه با اعمال فشار ) و ذوب شدن فلزات در نقطه اتصال جوش شكل مي گيرد.



اين نوع جوشكاري از لحاظ اصول شكل گيري جوش مانند جوشكاري مقاومتي معمولي است ( مانند نقطه جوش Spot Welding ). قطعات روي الكترود مسي پايين قرار گرفته و الكترود بالايي همراه با اعمال فشار به قطعات رسيده و با اعمال جريان بالا و ذوب شدن در نقطه اتصال جوش شكل مي گيرد. تفاوت اين نوع جوشكاري با جوشكاري مقاومتي ساده در اين است كه در اين نوع جوشكاري به خاطر دقت بالاي مورد نياز، كنترل فرآيند مشكل است و ديگر اينكه لايه اكسيد ايجاد شده به خاطر كوچك بودن منطقه جوش درصد قابل توجهي از جوش را تشكيل مي دهد . حياتي ترين قسمت اين فرايند جريان در نقطه تماس مي باشد . در جوش مفاومتي معمولي جريان توسط يك دكمه وصل و سپس طي مدت معيني قطع مي شود تا جوش شكل بگيرد ولي در اين نوع جوشكاري جريان به يكباره وصل نشده بلكه ابتدا يك جريان كم به اتصال اعمال شده و بعد از مدت معيني به آرامي جريان زياد ميشود ، بعد از نگه داشتن در مدت معيني دوباره به آرامي كم مي شود يعني جريان به صورت يك پروفيل اعمال مي شود و دستگاه تغذيه بايد توانايي ايجاد اين پروفيل جريان را داشته باشد . اين امر به خاطر شكستن لايه هاي اكسيد و كم كردن آن در فلز جوش انجام مي شود .


نمايي از برش يک قطعه جوش خورده به روش مقاومتي

براي آگاهي از پروفيل جريان و بهترين شكل آن براي فلزات مختلف به مقالات تخصصي كه در اين زمينه تهيه شده مراجعه كنيد . كاربرد اين نوع جوشكاري بيشتر در صنايع الكترونيك ، ساخت اتومبيل ، هوا فضا و ساخت تجهيزات پزشكي مي باشد . از جمله كاربرد هاي آن در در صنايع الكترونيك مي توان به اتصال سريع يك سيم به يك سيم ديگر يا قطعه ديگر اشاره نمود مانند ساخت سنسورها ، باتري ها و سلول هاي خورشيدي . استفاده آن در صنعت اتومبيل ايجاد جوش و اتصال در مونتاژهاي سبك مانند سنسورها ، سيستم اير بگ و كنترل جرقه است . در صنعت پزشكي از اين نوع جوشكاري درساخت وسايلي مانند ابزارهاي جراحي و سمعك ها استفاده مي شود . جوشكاري مقاومتي ميكرو اتصال ها يا Micro Resistance Welding يك روش مقرون به صرفه براي قطعات كوچك است كه بسيار سريع بوده ( در حد كسري از ثانيه ) ،و بسيار تميز است و قيمت هر اتصال در آن به خاطر مصرف جريان برق ناچيز و استفاده از تجهيزاتي كه خيلي گران نيستند بسيار پايين است . با توجه به مزاياي فوق استفاده از اين روش به سرعت گسترش خواهد يافت.

[boomba]

كشف خصوصیات جدید نانوتیوب‌های كربن‌

حركت علم به سمت تولید ابزارها كه كوچكتر است. براستی ابزارهای تك الكترونی برای ایجاد ابزارهایی با اندازه كوچكتر در محاسبات و دیگر كاربردهای الكترونیكی مورد توجه قرار گرفته است؟
ابزارهای تك الكترونی زمینه را برای بررسی اساسی حالات كوانتوم در وضعیت قابل كنترل ایجاد می‌كنند. دانشمندان كره‌ای، یك پیش‌ماده شبیه به این ابزارهای تك‌الكترونی، یافته‌اند. تحقیقات آنها نشان می‌دهد كه ابزار نقطه‌ای كوانتوم (كریستالی بسیار كوچك) می‌تواند با عنوان نانو تیوب‌های كربن با ۲ دیواره تولید شده و بعضی از ساختارهای الكترونیكی كه در نانوتیوب‌های كربن پیدا شده، تمركز كند.
روشهای متفاوتی برای ساخت كریستال‌های كوچك وجود دارد. پروفسور لسوجوی می‌گوید: ما نانوتیوب‌های كربن را نه‌فقط به خاطر اندازه كوچك و سهولت تولیدشان انتخاب كردیم؛ بلكه آنها را به خاطر نمایش ساختارهای بسیار منظم و متفاوت الكترونیكی‌شان انتخاب كردیم.





آزمایشات در دانشگاه كره، به منظور كشف بعضی خصوصیات نانوتیوب‌‌های ۲ جداره در مقابل نانوتیوب‌های تك جداره است. قبلا به محض شنیدن اصلاح نانوتیوب‌های چند جداره، مردم تصور می‌كردند كه دیواره‌های داخلی در شدت جریان شركت نداشتند، هر چند وی در ادامه می‌گوید: با اطلاعات به دست آمده، می‌توان چنین گفت كه دیواره‌های داخلی نیز می‌توانند در این كار شركت كنند.
جو می‌گوید كه ساختار استوانه‌ای و تعامل قوی الكترون - الكترون در نانوتیوب‌های كربن، هر دیواره را به
۴ ساختار الماسی می‌رساند.
در تك جداره،‌این شرایط ساختار جالبی را به وجود می‌آورد و ساختار الكترونیكی مكانیك كوانتوم جالبی را به نمایش می‌گذارد؛ اما تاكنون دانشمندان، این حالت را فقط در نانوتیوب‌های تك جداره مشاهده كرده‌اند؛ هر چند این تناسب در جداره داخلی نانوتیوب‌های ۲ جداره نیز دیده شده است. ابزار جدیدی كه این تیم طراحی كرده، شامل ۸ ساختار الماسی است (۴ ساختار برای هر جداره) و الگوهای مربوط به جداره داخلی‌ و خارجی به‌گونه‌ای قرار دارند كه تاكنون فقط یك مورد آن دیده شده است.
دانشمندان كره‌ای دریافتند كه جداره داخلی و خارجی نانوتیوب كربن در فعل و انفعال با یكدیگرند و آنها با استفاده از ورودی پشتی (عقبی) جهت تنظیم تعداد الكترون‌های داخل نانوتیوب، توانستند خصوصیات الكتریكی آن را تست كنند.خصوصیات جداره‌های خارجی با تغییر ولتاژ، تغییر می‌كرد و جداره‌های داخلی به سرعت با تغییرات هماهنگ می‌شد؛ اما این تغییرات در جداره داخلی به كندی انجام می‌شود و این دلیل عدم تطابق، در هماهنگ بودن تغییرات دیواره‌هاست. اكنون ساخت كریستال‌های بسیار كوچك در داخل نانوتیوب‌های كربن، ساده به نظر می‌رسد. این كار شاید منجر به ساخت ابزارهای ارتباطی تك‌الكترونی شود، مگر این كه فناوری‌های موجود به گونه‌ای باشد كه نیاز به وجود آنها نباشد.اگر از منظر واقع‌گرایانه و قابل اجرا به قضیه بنگریم، می‌توانیم آن را كشف كرده، سپس حالات كوانتوم را در نانوساختارها تغییر دهیم و ساختار مكانیك كوانتومی الكترون را كنترل كنیم.
در نگاه اول با توجه به فناوری موجود شاید این كار، امكان‌پذیر نباشد؛ اما با فعالیت‌های انجام شده امید می‌رود راهی به مهندسی كوانتوم در ابزارهای تك‌الكترونی باز شود

[boomba]

ساخت پلميرهاي مقاوم در برابر خراش در ايران

تهران - خبرگزاری اقتصادی ایران
اكونيوز: توسط استاد دانشكده مهندسي پليمر دانشگاه صنعتي اميركبير نوعي پليمر ضدخراش ساخته شد.

به گزارش خبرگزاري اقتصادي ايران، " ناصر محمدي" عضو هيأت علمي دانشكده مهندسي پليمر و مجري طرح به كاربردهاي مهم پليمرهاي ضدخراش در صنعت خودرو اشاره كرد و افزود: ايجاد خراش در رنگ خودرو جلوه ظاهري آن را تحت تأثير قرار مي دهد. ضمن اينكه مواد خورنده از طريق خراش به فصل مشترك لايه رنگ و فلز بدنه خودرو نفوذ مي كنند و باعث ايجاد خورندگي در آن مي شوند.


محمدي افزود: ما تلاش كرديم دستگاهي را براي تعيين ميزان خراش پذيري پلميرها بر حسب سرعت عمل جسم ساينده شده و دماي محيطي طراحي كنيم.


دستگاه در داخل محفظه گذاشته مي شود و شرايط محيطي از قبيل دما، رطوبت و... بر آن اعمال مي‌گردد و خراش پذيري پليمر بر اساس ميزان انرژي شكست بررسي مي‌شود. به گفته محمدي انرژي شكست، مقدار انرژي لازم براي شكست يك قطعه پلاستيكي است.


وي گفت: در اندازه گيري قابليت خراش پذيري پلميرها عوامل متعددي از قبيل دما، فشار محيط، نوع ساينده تيزي و... مؤثر هستند كه اندازه گيري اين عوامل مشكل است اما به راحتي مي توان به جاي اندازه‌گيري خراش پذيري، ميزان انرژي شكست لازم را در آزمايشگاه اندازه گيري كرد.


مجري طرح در ادامه خاطرنشان كرد: براي انجام اين پروژه رنگ خودرو از يك شركت سازنده رنگ داخل كشور تهيه شد. اين رنگ به صورت فيلم نازك بر صفحه فلزي مشابه بدنه خودرو ريخته گري شده و با شرايط كارخانه‌هاي خودروسازي پخت شد. سپس اين رنگ در شرايط مختلف از قبيل رطوبت محيط، سرعت اعمال خراش، نوك خراشنده و.... مورد آزمون خراش قرار داده شد.


اين استاد دانشگاه در مورد نحوه آزمون خراش گفت: در اثر تماس جسم ساينده با لايه رنگ خودرو شياري بر سطح ايجاد مي شود كه عرض و عمق آن توسط ميكروسكوپ الكتروني اندازه گيري مي‌شود. سپس عرض و عمق شيار ايجاد شده بر سطح فيلم با انرژي شكست وارده ارتباط داده مي شود.

[boomba]

کروژن

کروژن چيست؟
کروژنها مواد آلی رسوبی شکننده‌ای هستند که در حلالهای مواد آلی غیرمحلول هستند و دارای ساختمان پلیمری می‌باشند. مواد آلی شکننده‌ای که در حلالهای آلی محلول باشند، بیتومن نامیده می‌شوند. ولی کروژنها را می‌توان توسط اسیدهایی مانند Hcl و Hf از سنگهای رسوبی باز پس گرفت. همچنین ممکن است توسط روش دانسیته و استفاده از مایعات سنگین بتوان کروژن را جد اساخت. چون کروژن نسبت به کانیهای دیگر سبک بوده و وزن مخصوص کمتری دارد.

روشهای مطالعه کروژن
تمرکز کروژن بوجود آمده را می‌توان با میکروسکوپهای با نور عبوری یا انعکاسی مورد بررسی قرار داد و هویت بیولوژیکی و منشا و نحوه بوجود آمدن اولیه آنها را مطالعه نمود. همچنین با استفاده از میکروسکوپهای با نور ماورای بنفش و مشاهده کردن رنگهای فلورسانس ، اجزا اصلی تشکیل دهنده کروژنها را مشخص ساخت و از اسپکتروسکوپهای مادون قرمز نیز جهت بررسی ترکیب شیمیایی و ساختمانی کروژنها کمک گرفت.

تجزیه کروژن
مولکولهای بزرگ و پیچیده کروژن به سختی قابل تجزیه بوده ولی در اثرحرارت دادن در اتمسفر به ذرات کوچکتری شکسته می‌شوند که بعدا آنها را می‌توان توسط دستگاههای کروماتوگرافی گازی و اسپکترومترهای جرمی تجزیه نمود.
تغییرشکل کروژنهای مدفون در اثر افزایش حرارت تبدیل کروژنها به نفت و گاز فرایندی است که به درجه حرارت بالایی نیازمند است. برای شروع تبدیل مواد حیوانی و گیاهی آلی به هیدروکربنها درزیرفشار 1-2 کیلومتر رسوب ، حرارتی درحدود 70-50 درجه سانتیگراد لازم است. درجه حرارت نهایی برای این تبدیل که بلوغ یا مچوراسیون نامیده می‌شود. حتی به بیش از 150 درجه سانتیگراد می‌رسد. لازم به ذکر است که در نواحی با گرادیان زمین گرمایی بیشتر ، به عنوان مثال نواحی با جریان حرارتی بالا ، امکان دارد مواد آلی درعمق کمتری به درجه بلوغ (مچوریتی) برسند.

تاثیر فشار بر ساختمان کروژنها
با افزایش حرارت در اثر افزایش بار رسوبی فوقانی عاملهای باندی C- C مولکولهای آلی موجود در کروژن شکسته می‌شوند و گاز نیز در این مرحله تشکیل می‌شود. بنابراین با بالا رفتن حرارت همگام با افزایش فشار ، باندهای C- C بیشتری در کروژن و مولکولهای هیدروکربنی که قبلا تشکیل شده بودند، شکسته می‌شود. این شکستگی راهنمایی برای تشکیل هیدروکربنهای سبک تر ، از زنجیره‌های هیدروکربنی طویل و از کروژن است. جدا شدن متان و دیگر هیدروکربنها سبب می‌شود که کروژن باقیمانده نسبتا از کربن غنی شود. زیرا در آغاز ، کروژنهای تیپ 1و 2 نسبت H/c برابر 1.7 و 1.3 دارند.

دیاژنز کروژن
شروع دیاژنز با درجه حرارت 70-60 صورت می‌گیرد و ازدیاد درجه حرارت تا زمانی که نسبت H/c =0.6 و نسبت O/c =0.1 باشد تا حدود 150 درجه سانتیگراد ادامه می‌یابد. در درجه حرارتهای بیشتر تمام زنجیره‌های هیدروکربنی طویل تقریبا شکسته می‌شوند و بنابراین باقیمانده آن بطور کلی تنها از گاز متان (گازخشک) می‌باشد و ترکیب کروژن تدریجا به سمت کربن خالص میل خواهدکرد. ( H/c=0 )

محاسبه مچوریتی
محاسبه مچوریتی (به بلوغ رسیدن) سنگ مادر برای پیشگویی اینکه چه سنگهای مادری برای تولید نفت بقدر کافی رسیده هستند و همچنین جهت محاسبه کامپیوتری و طرح ریزی بکار می‌رود که اینها یک قسمت مهم از آنالیز حوضه برای اکتشافات نفت می‌باشند و مهمترین بهره از این محاسبات تعیین تاریخچه فرونشینی است که از ثبت چینه شناسی و تخمین گرادیان زمین گرمایی مشتق می‌شود. بنابراین تاریخچه فرونشینی تابعی از زمان زمین شناسی می‌باشد.

انواع کروژن
بطور کلی سه نوع کروژن قابل تشخیص است. وجه تمایز این سه نوع کروژن به نوع ماده آلی تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد.

کروژن نوع اول :
این نوع کروژن دارای منشا جلبکی بوده و نسبت هیدروژن به کربن موجود در آن از سایر کروژنها بیشتر می‌باشد ( نسبت هیدروژن به کربن حدود 1.2 تا 1.7 است ).
کروژن نوع دوم :
کروژن نوع دوم یا لیپتینیک‌ها نوع حد واسط کروژن محسوب می‌شود. نسبیت هیدروژن به کربن نوع دوم ، بیش از 1 می‌باشد. قطعات سر شده جلبکی و مواد مشتق شده از فیتو پلانکتونها و زئوپلانکتونها متشکلین اصلی (کروژن ساپروپل) کروژن نوع دوم است.
کروژن نوع سوم :
کروژن نوع سوم یا هومیک دارای نسبت هیدروژن به کربن کمتر از 84 % می‌باشد. کروژن نوع سوم از لیگنیت و قطعات چوبی گیاهان که در خشکی تولید می‌شود به وجود می‌آید.

مراحل تشکیل کروژن
مواد آلی راسب شده در حوضه‌های رسوبی با گذشت زمان در لابه‌لای رسوبات دفن می‌شود. ازدیاد عمق دفن‌شدگی با افزایش فشار و دمای محیط ارتباط مستقیم دارد. تی‌سوت ( 1977) تحولات مواد آلی در مقابل افزایش عمق را تحت سه مرحله به شرح زیر تشریح می‌کند :

مرحله دیاژنز
تحولات مواد آلی در مرحله دیاژنز در بخشهای کم عمق‌تر زیر زمین و تحت دما و فشار متعارف انجام می‌شود. این تحولات شامل تخریب بیولوژیکی توسط باکتریها و فعل و انفعالات غیر حیاتی می‌باشد. متان ، دی‌اکسید کربن و آب از ماده آلی جدا شده و مابقی به صورت ترکیب پیچیده هیدروکربوری تحت عنوان کروژن باقی می‌ماند. در مرحله دیاژنز محتویات اکسیژن ماده آلی کاسته می‌شود ولی نسبت هیدروژن به کربن ماده‌ آلی کم و بیش بدون تغییر باقی می‌ماند.

تاثیر مرحله دیاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در اوائل مرحله دیاژنز مقداری از مواد جامد از قبیل خرده فسیلها و یا کانیهای کوارتز و کربنات کلسیم و … ، ابتدا حل شده بعدا از آب روزنه‌ای اشباع گشته ، سپس به همراه سولفورهای آهن - سرب و روی و مس و غیره دوباره رسوب می‌کنند. در این مرحله مواد آلی نیز به سوی تعادل می‌روند. یعنی اول در اثر فعالیت باکتریها مواد آلی متلاشی شده و بعدا همزمان با سخت شدن رسوبات (سنگ شدگی) این مواد نیز پلیمریزه شده و مولکولهای بزرگتری را تشکیل داده سپس به تعادل می‌رسند که در این حالت تعادل آنها را کروژن می‌نامند.

مرحله کاتاژنز
تحولات مواد آلی در مرحله کاتاژنز در عمق بیشتر تحت دمای زیادتر صورت می‌گیرد. جدایش مواد نفتی از کروژن در مرحله کاتتاژنز به وقوع می‌پیوندد. در ابتدا نفت و سپس گاز طبیعی از کروژن مشتق می‌شود. نسبت هیدروژن به کربن ماده آلی کاهش یافته ولی در مقدار اکسیژن به کربن تغییر عمده‌ای صورت نمی‌گیرد.

تاثیر مرحله کاتاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در این مرحله مواد آلی تغییرات زیادی پیدا می‌کنند و حین تغییر وضع مداوم مولکولی در کروژنها در ابتدا نفتهای سنگین ، بعدا نفتهای سبک و در آخر گازهای مرطوب تولید می‌شوند. در آخر مرحله کاتاژنز تقریبا تمامی شاخه‌های زنجیری هیدروکربنها از مولکول کروژن جدا شده و مواد آلی باقیمانده در مقایسه با زغال سنگها از نظر درجه بلوغ ، شبیه به آنتراسیت بوده و ضریب انعکاسی بیش از 2% دارند.

مرحله متاژنز
تحولات ماده آلی در مرحله متاژنز تحت دما و فشار بالاتر نسبت به مراحل قبلی انجام می‌شود. بقایای هیدروکربن بخصوص متان از ماده آلی جدا می‌شود. نسبت هیدروژن به کربن کاهش یافته ، به نحوی که در نهایت کربن به صورت گرافیت باقی خواهد ماند. تخلخل و تراوایی سنگ در این مرحله به حد قابل چشم پوشی می‌رسد.

تاثیر مرحله متاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در مرحله متاژنز و متامورنیسم رسوبات در عمق بیشتر و تحت تاثیر حرارت و فشار بیش از حد قرار دارند. در این مرحله کانیهای رسی ، آب خودشان را از دست داده و در نتیجه تبلور مجدد در بافت اصلی سنگ تغییرات بوجود می‌آید. در این مرحله کروژن باقی مانده (موادآلی باقی مانده) تبدیل به متان و کربن باقیمانده می‌شود. این مواد را می‌توان قابل قیاس با تبدیل زغال سنگ به آنتراسیت دانست که ضریب انعکاسشان تا 4% می‌رسد. بالاخره در آخراین مرحله باقیمانده مواد آلی که به صورت کربن باقی مانده در آمده بود، تبدیل به گرافیت می‌شود.

رسیدگی کروژن
نفت و گاز در مرحله کاتاژنز از کروژن نیمه رسیده مشتق می‌شوند. اشتقاق هیدروکربور از کروژن نارس امکان پذیر نیست. به دنبال رسیدگی کروژن در ابتدا نفت و سپس گاز طبیعی از کروژن جدا می‌شود. هنگامی که کروژن کاملا برسد دیگر نفت و گازی از آن به وجود نمی‌آید. رسیدگی کروژن به دما ، زمان و احتمالا فشار بستگی دارد.
تولید عمده نفت از کروژن در دمای 60 تا 120 درجه سانتیگراد صورت می‌گیرد. تولید عمده گاز از کروژن در دمای 120 تا 225 درجه سانتیگراد است. کروژن در دمای بالاتر از 230 درجه سانتیگراد کلیه مواد هیدروکربوری خود را از دست می‌دهد و تنها به صورت گرافیت باقی می‌ماند.