فهم قوة الإجهاد في الهياكل الملحومة

أسباب فشل إجهاد الهياكل الملحومة

تشمل أسباب فشل الإجهاد في الهياكل الملحومة عدة عوامل حاسمة:

① بينما تُظهر الوصلات الملحومة عادةً قدرة تحمل ثابتة مماثلة للمعدن الأساسي، فإن أداءها تحت التحميل الدوري يتأثر بشكل كبير. تتأثر مقاومة الإجهاد هذه بشدة بتكوين الوصلة والتصميم الهيكلي العام. وبالتالي، غالبًا ما يحدث فشل سابق لأوانه في الوصلات الملحومة، مما يعرض سلامة الهيكل بأكمله للخطر.

② تاريخيًا، كان تصميم هياكل اللحام يعطي الأولوية لقوة التحميل الساكن، مع إهمال اعتبارات الكلال الحاسمة. وقد أدى هذا السهو، إلى جانب غياب معايير شاملة لتصميم الإجهاد، إلى تصميمات مفاصل دون المستوى الأمثل، والتي تم الاعتراف الآن بأنها غير ملائمة للتحميل الدوري طويل الأجل.

③ توجد فجوة معرفية بين المصممين والفنيين الهندسيين فيما يتعلق بخصائص مقاومة الإجهاد الفريدة للهياكل الملحومة. يؤدي هذا النقص في كثير من الأحيان إلى التطبيق غير المناسب لمعايير تصميم الإجهاد والأشكال الإنشائية من الهياكل المعدنية غير الملحومة، مما يفشل في معالجة التحديات المحددة التي تفرضها الوصلات الملحومة.

④ أدى انتشار الهياكل الملحومة، جنبًا إلى جنب مع اتجاهات الصناعة التي تفضل الفعالية من حيث التكلفة وخفض الوزن، إلى زيادة أحمال التصميم. وعلى الرغم من أن هذا الدفع نحو التحسين مفيد للسيناريوهات الثابتة، إلا أنه غالبًا ما يؤدي إلى تفاقم المشكلات المتعلقة بالإجهاد من خلال دفع المواد إلى حدود التحمل.

⑤ نظرًا لتزايد استخدام الهياكل الملحومة في التطبيقات عالية السرعة والأحمال الثقيلة، فقد ازدادت الطلبات على قدرتها الديناميكية على تحمل الأحمال. ومع ذلك، لم تواكب الأبحاث في مجال قوة إجهاد الهياكل الملحومة هذه المتطلبات المتطورة، مما خلق فجوة معرفية حرجة في التصميم والتنبؤ بالأداء.

⑥ تعمل تركيزات الإجهاد الكامنة في أصابع اللحام وجذوره، إلى جانب عيوب اللحام المحتملة مثل نقص الانصهار أو المسامية، كمواقع لبدء التشققات الناتجة عن الإجهاد. هذه الانقطاعات في البنية المجهرية والهندسية تقلل بشكل كبير من عمر التعب للمكونات الملحومة مقارنة بنظيراتها غير الملحومة.

⑦ يمكن للإجهادات المتبقية التي يتم إدخالها أثناء عملية اللحام، وخاصةً إجهادات الشد المتبقية بالقرب من منطقة اللحام، أن تقلل بشكل كبير من قوة الكلال الفعالة للهيكل من خلال تسهيل بدء التشقق والانتشار تحت التحميل الدوري.

2. أسباب فشل إجهاد الهياكل الملحومة

2.1 تأثير قوة الحمل الساكن على قوة إجهاد الهيكل الملحوم

يسعى الباحثون في دراسة مواد الحديد والصلب إلى تحقيق قوة نوعية عالية، أي القدرة على تحمل الأحمال الثقيلة مع خفة الوزن. يتيح ذلك للهياكل أن تتمتع بقدرة تحمل أكبر مع الاحتفاظ بنفس الوزن، أو أن تتمتع بنفس القدرة مع كونها أخف وزنًا. ونتيجة لذلك، تم تطوير فولاذ عالي القوة ويتميز بقوة إجهاد عالية.

تزداد قوة إجهاد المعادن الأساسية مع زيادة قوة الحمل الساكن. ومع ذلك، لا ينطبق ذلك على الهياكل الملحومة. وترتبط قوة إجهاد الوصلات الملحومة ارتباطًا محدودًا بالقوة الساكنة لمعدن القاعدة، ومعدن اللحام، والبنية المجهرية وخصائص المنطقة المتأثرة بالحرارة، ومطابقة قوة معدن اللحام.

وبعبارة أخرى، بالنظر إلى نفس تفاصيل الوصلة الملحومة، فإن قوة إجهاد الفولاذ عالي القوة والفولاذ منخفض الكربون هي نفسها، ويظهران نفس منحنى S-N. وينطبق ذلك على أنواع مختلفة من الوصلات مثل الوصلات التناكبية والوصلات الزاوية والعوارض الملحومة.

أجرى مادوكس دراسة على نمو التشققات الناتجة عن الإجهاد في الصلب الكربوني المنغنيز الكربوني بنقطة خضوع تتراوح بين 386 و636 ميجا باسكال، ومعدن اللحام والمناطق المتأثرة بالحرارة الملحومة باستخدام ستة أقطاب مختلفة.

تشير النتائج إلى أن الخواص الميكانيكية للمادة لها بعض التأثير على معدل نمو الشقوق، ولكن التأثير ليس كبيرًا.

في تصميم الهياكل الملحومة المعرضة لأحمال متناوبة، فإن اختيار الفولاذ عالي القوة ليس له معنى في تلبية المتطلبات الهندسية. لا يكون الفولاذ عالي القوة ضروريًا إلا للمعدن الأساسي للوصلة الملحومة عندما تكون نسبة الإجهاد أكبر من +0.5 وتلعب حالة القوة الساكنة دورًا مهيمنًا.

والسبب في هذه النتائج هو وجود عيوب إسفين الخبث المشابهة للشقوق السفلية على طول خط الاندماج عند مقدمة اللحام في الوصلة، بسماكة تتراوح بين 0.075 مم إلى 0.5 مم ونصف قطر طرفها أقل من 0.015 مم. العيوب الحادة هي أصل شقوق التعب، أي ما يعادل مرحلة تكوين شقوق التعب.

ولذلك، يتم تحديد العمر التعب للمفصل تحت سعة إجهاد معينة بشكل أساسي من خلال مرحلة انتشار التصدع التعب. وتؤدي هذه العيوب إلى نفس نوع الوصلات الملحومة لجميع أنواع الفولاذ التي لها نفس قوة التعب، بغض النظر عن القوة الاستاتيكية للمعدن الأساسي ومواد اللحام.

2.2 تأثير تركيز الإجهاد على قوة الكلال

2.2.1 تأثير نوع المفصل

تشمل الوصلات الملحومة الوصلات التناكبية والوصلات المتقاطعة والوصلات على شكل حرف T والوصلات اللولبية. هذه الوصلات عرضة لتركيز الإجهاد بسبب تداخل خط نقل القوة.

يكون تداخل خط الإجهاد في الوصلات التناكبية ضئيلًا، مما يؤدي إلى انخفاض تركيز الإجهاد وقوة إجهاد أعلى مقارنةً بالوصلات الأخرى. ومع ذلك، فقد أظهرت التجارب أن قوة إجهاد الوصلات التناكبية يمكن أن تختلف بشكل كبير، بسبب عوامل مختلفة مثل حجم العينة، وشكل الأخدود، وطريقة اللحام، ونوع القطب الكهربائي، وموضع اللحام، وشكل اللحام، ومعالجة اللحام بعد اللحام، والمعالجة الحرارية بعد اللحام.

يمكن أن يتسبب استخدام صفيحة دعم دائمة في الوصلة التناكبية في تركيز إجهاد كبير عند صفيحة الدعم ويقلل من قوة إجهاد الوصلة. تحدث شقوق الإجهاد في هذا النوع من الوصلة عند المفصل بين اللحام واللوح المساند، وليس عند مقدمة اللحام، وتكون قوة إجهادها مساوية بشكل عام لمفصل التناكُب بأسوأ شكل بدون لوح مساند.

تستخدم الوصلات المتقاطعة والمفاصل على شكل حرف T على نطاق واسع في الهياكل الملحومة.

في هذه الوصلات الحاملة، ينتج عن التغير الواضح في المقطع عند الانتقال من اللحام إلى المعدن الأساسي عامل تركيز إجهاد أعلى مقارنةً بمفصل التناكب، مما يؤدي إلى انخفاض قوة الإجهاد للمفاصل المتقاطعة والمفاصل على شكل حرف T مقارنةً بالمفاصل التناكبية.

بالنسبة للوصلات غير المشطوفة المتصلة بواسطة لحامات الشرائح والمفاصل المحزوزة مع اللحامات ذات الاختراق الموضعي، قد تحدث كسور الإجهاد في حلقتين ضعيفتين، أي الوصلة بين المعدن الأساسي وأصبع اللحام أو اللحام، عندما ينقل اللحام إجهاد العمل. بالنسبة للوصلات المتقاطعة ذات الاختراق الأخدودي، تحدث الكسور بشكل عام فقط عند مقدمة اللحام وليس عند اللحام.

تعتمد قوة إجهاد الوصلات على شكل حرف T والمفاصل المتقاطعة، حيث لا يتحمل اللحام إجهاد العمل، بشكل أساسي على تركيز الإجهاد عند تقاطع اللحام واللوحة الرئيسية المجهدة. تتميز الوصلات على شكل حرف T بقوة إجهاد أعلى، بينما تتميز الوصلات المتقاطعة بقوة إجهاد أقل.

يمكن تحسين قوة إجهاد الوصلات على شكل حرف T أو الوصلات المتقاطعة باستخدام اللحام الأخدودي وتصنيع انتقال اللحام آليًا لإنشاء انتقال سلس. يمكن لهذا الإجراء أن يحسن بشكل كبير من قوة الإجهاد.

تكون قوة إجهاد الوصلات اللولبية منخفضة للغاية بسبب التشوه الخطير في خط القوة. ومن غير المعقول للغاية استخدام ما يسمى بمفصل نطح لوحة الغطاء "المقوى".

يؤدي استخدام صفيحة الغطاء في الوصلة التناكبية إلى إضعاف قوة إجهادها العالية بشكل كبير بسبب زيادة تركيز الإجهاد.

في وصلات صفيحة الغطاء الحاملة، يمكن أن تحدث تشققات إجهاد في معدن القاعدة أو في اللحام. وعلاوة على ذلك، فإن تغيير عرض صفيحة الغطاء أو طول اللحام سيغير من توزيع الإجهاد في معدن القاعدة، مما يؤثر على قوة إجهاد الوصلة. وتزداد قوة إجهاد الوصلة كلما زادت نسبة طول اللحام إلى عرض صفيحة الغطاء، حيث يؤدي ذلك إلى توزيع إجهاد أكثر اتساقًا في معدن القاعدة.

2.2.2 تأثير شكل اللحام

بغض النظر عن شكل الوصلة، يتم توصيلها بنوعين من اللحامات: اللحامات التناكبية و لحامات الشرائح.

يؤثر شكل اللحامات على عامل تركيز الإجهاد، مما يؤدي إلى اختلافات كبيرة في قوة الإجهاد.

شكل اللحام التناكبي له التأثير الأكبر على قوة إجهاد الوصلة.

(1) تأثير زاوية الانتقال

أنشأ ياماغوتشي وآخرون العلاقة بين قوة الإجهاد وزاوية الانتقال (الزاوية المنفرجة الخارجية) بين المعدن الأساسي ومعدن اللحام.

في الاختبارات، تغير عرض اللحام (W) والارتفاع (H)، ولكن ظلت نسبة H/W ثابتة، مما يعني أن الزاوية المضمنة ظلت دون تغيير. أظهرت النتائج أن قوة الإجهاد ظلت أيضًا دون تغيير.

ومع ذلك، عندما ظل عرض اللحام ثابتًا وتغير الارتفاع، وجد أن الزيادة في الارتفاع أدت إلى انخفاض في قوة إجهاد الوصلة. ومن الواضح أن هذا يرجع إلى انخفاض في الزاوية الخارجية المضمنة.

(2) تأثير نصف قطر انتقال اللحام

تشير نتائج بحث ساندر وآخرون إلى أن نصف قطر انتقال اللحام يؤثر أيضًا بشكل كبير على قوة إجهاد الوصلة. فكلما زاد نصف قطر الانتقال (بينما تظل زاوية الانتقال دون تغيير)، تزداد قوة الإجهاد.

كما أن شكل اللحام الشرائحي له تأثير كبير على قوة إجهاد الوصلة. عندما تكون نسبة السُمك المحسوب (أ) للحام المفرد إلى سُمك اللوح (ب) أقل من 0.6 إلى 0.7، فإنه ينكسر بشكل عام في اللحام. عندما تكون النسبة (أ/ب)> 0.7، فإنها تنكسر عمومًا من المعدن الأساسي.

لا يمكن أن تؤدي زيادة حجم اللحام إلى تغيير قوة قسم آخر ضعيف، أي المعدن الأساسي في نهاية إصبع اللحام، وبالتالي، لا يمكن تجاوز قوة التعب في أحسن الأحوال.

أجرى Soete و Van Crombrugge اختبارات على ألواح بسُمك 15 مم ملحومة بلحامات فيليه مختلفة تحت حمل إجهاد محوري.

أظهرت النتائج أنه عندما كانت ساق اللحام 13 مم، حدثت كسور في المعدن الأساسي أو عند مقدمة اللحام. إذا كان حجم ساق اللحام أقل من هذه القيمة، حدثت كسور إجهاد في اللحام. عندما كان حجم الساق 18 مم، حدثت الكسور في المعدن الأساسي.

بناءً على هذه النتائج، اقترحوا حدًا لحجم ساق اللحام: S = 0.85B، حيث S هو حجم ساق اللحام وB هو سُمك اللوح.

حتى إذا وصل حجم ساق اللحام إلى سُمك اللوحة (15 مم)، لا تزال تحدث كسور في اللحام، مما يؤكد النتائج النظرية.

2.2.3 تأثير عيوب اللحام

هناك العديد من أنواع العيوب عند مقدمة اللحام التي تؤدي إلى التشقق المبكر لشقوق الإجهاد وانخفاض كبير في قوة إجهاد المعدن الأساسي (وصولاً إلى 80%).

يمكن تقسيم عيوب اللحام بشكل عام إلى فئتين:

إن العيوب المستوية (مثل الشقوق وعدم الاندماج) والعيوب الحجمية (مثل المسام وخبث التضمين) لها درجات متفاوتة من التأثير.

بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير عيوب اللحام تعتمد قوة إجهاد الوصلات على نوع العيوب واتجاهها وموقعها.

1) الكراك

تشققات في اللحاممثل التشققات الباردة والساخنة هي مصادر مهمة لتركيز الإجهاد بالإضافة إلى البنية المجهرية الهشة ويمكن أن تقلل بشكل كبير من قوة إجهاد الهياكل أو الوصلات.

أظهرت الدراسات السابقة أنه في عينة مفصل نطحي من الفولاذ منخفض الكربون بعرض 60 مم وسمك 12.7 مم، عندما تكون هناك شقوق بطول 25 مم وعمق 5.2 مم في اللحام (والتي تشغل حوالي 10% من مساحة المقطع العرضي للعينة)، تنخفض قوة إجهادها تحت الحمل المتناوب بمقدار 55% إلى 65% بعد 2 مليون دورة.

2) اختراق غير مكتمل

من المهم أن نلاحظ أن الاختراق غير الكامل لا يعتبر دائمًا عيبًا، فقد يكون مصممًا عمدًا لبعض الوصلات، مثل فوهات أوعية الضغط.

يمكن أن تكون عيوب الاختراق غير المكتملة عيوبًا سطحية (لحام أحادي الجانب) أو عيوبًا داخلية (لحام مزدوج الجانب)، ويمكن أن تكون موضعية أو شاملة. إنها تضعف في المقام الأول منطقة المقطع العرضي وتسبب تركيز الإجهاد.

وقد أظهرت الاختبارات أنه بالمقارنة مع النتائج بدون مثل هذه العيوب، تنخفض قوة الإجهاد بمقدار 25%، مما يعني أن التأثير ليس بنفس شدة تأثير الشقوق.

3) الاندماج غير الكامل

على الرغم من كونها مشكلة مهمة، إلا أنه لم يتم إجراء سوى أبحاث محدودة حول هذا الموضوع بسبب الصعوبات في تحضير العينات.

ومع ذلك، من الواضح أن نقص الاندماج هو نوع من العيوب المستوية ولا يمكن تجاهله. وغالباً ما يتم التعامل معه على أنه شكل من أشكال الاختراق غير الكامل.

4) التقويض

المعلمات الرئيسية التي تصف القطع السفلي هي طول القطع السفلي (L)، وعمق القطع السفلي (h)، وعرض القطع السفلي (W).

في الوقت الحالي، المعامل الرئيسي الذي يؤثر على قوة الإجهاد هو عمق التقويض (h)، ويمكن تقييمه إما بالعمق (h) أو نسبة العمق إلى سُمك الصفيحة (h/B).

5) الثغور

قام هاريسون بتحليل وتلخيص نتائج الاختبارات السابقة المتعلقة بالعيوب الحجمية.

ويرجع الانخفاض في قوة الكلال في المقام الأول إلى انخفاض مساحة المقطع العرضي الناجم عن المسام. هناك علاقة خطية بينهما.

ومع ذلك، تظهر بعض الدراسات أنه عندما يتم تشكيل سطح العينة، مما يؤدي إلى وجود المسام على السطح أو تحته مباشرة، سيزداد التأثير السلبي للمسامات. ستعمل كمصدر لتركيز الإجهاد وتصبح نقطة بداية التشققات الناتجة عن الكلال.

ويشير ذلك إلى أن موقع المسام له تأثير أكبر على قوة إجهاد المفصل من حجمه، وأن المسام الموجودة على السطح أو تحته لها التأثير السلبي الأكبر.

6) إدراج الخبث

أظهر البحث الذي أجراه معهد IIW أنه من بين العيوب الحجمية، فإن تضمين الخبث له تأثير أكبر على قوة إجهاد الوصلات مقارنةً بالمسامية.

لا يعتمد تأثير عيوب اللحام على قوة إجهاد الوصلات على حجم العيب فحسب، بل يتأثر أيضًا بعوامل أخرى مختلفة مثل العيوب السطحية التي لها تأثير أكبر من العيوب الداخلية، والعيوب المستوية المتعامدة على اتجاه القوة التي لها تأثير أكبر من العيوب في الاتجاهات الأخرى.

إن تأثير العيوب الموجودة في مناطق إجهاد الشد المتبقي أكبر من تلك الموجودة في مناطق إجهاد الضغط المتبقي، كما أن العيوب الموجودة في مناطق تركز الإجهاد، مثل شقوق أصابع اللحام، لها تأثير أكبر من نفس العيوب في حقول الإجهاد المنتظمة.

2.3 تأثير الإجهاد المتبقي في اللحام على قوة الإعياء

اللحام الإجهاد المتبقي هي سمة من سمات الهياكل الملحومة التي يتم دراستها على نطاق واسع لتأثيرها على قوة إجهاد هذه الهياكل. وقد أجريت العديد من الدراسات التجريبية لفحص هذه المسألة.

غالبًا ما يتم إجراء اختبارات الكلال بمقارنة العينات مع إجهاد اللحام المتبقي لتلك التي خضعت للمعالجة الحرارية لإزالة الإجهاد المتبقي. ويرجع ذلك إلى أن توليد الإجهاد المتبقي في اللحام غالبًا ما يكون مصحوبًا بتغيرات في خواص المادة الناتجة عن دورة اللحام الحرارية، والمعالجة الحرارية لا تزيل الإجهاد المتبقي فحسب، بل تستعيد أيضًا خصائص المادة جزئيًا أو كليًا.

ومع ذلك، نظرًا لتباين نتائج الاختبار، هناك تفسيرات مختلفة للنتائج وتقييمات مختلفة لتأثير الإجهاد المتبقي في اللحام. يمكن ملاحظة ذلك من خلال النظر إلى الأبحاث المبكرة والحديثة التي أجراها أفراد مختلفون.

على سبيل المثال، توصل باحثون مختلفون إلى استنتاجات مختلفة من اختبارات دورة 2×106 على الوصلات التناكبية مع التسليح.

وقد وُجد أن قوة إجهاد العينة بعد المعالجة الحرارية لتخفيف الإجهاد كانت أعلى بمقدار 12.5% من العينة نفسها في حالتها الملحومة. ومع ذلك، وجدت بعض الدراسات أن قوة إجهاد كل من العينات الملحومة والمعالجة حراريًا كانت متماثلة، مع اختلاف بسيط. وفي نتائج أخرى، زادت قوة الإجهاد بعد المعالجة الحرارية لإزالة الإجهاد المتبقي، ولكن الزيادة كانت أقل بكثير من 12.5%.

تم العثور على نتائج مماثلة في اختبارات عينات الوصلة التناكبية مع طحن السطح. أظهرت بعض الاختبارات أنه يمكن زيادة قوة الإجهاد بمقدار 17% بعد المعالجة الحرارية، بينما لم تظهر اختبارات أخرى أي تحسن.

كانت هذه المسألة مصدر ارتباك لبعض الوقت. ومع ذلك، ساعدت سلسلة من الاختبارات تحت الحمل المتناوب التي أجراها العلماء في الاتحاد السوفيتي السابق على توضيح المشكلة. وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى بحث تروفياكوف حول تأثير الإجهاد المتبقي في اللحام على قوة إجهاد الوصلة في ظل خصائص دورة الإجهاد المختلفة.

أُجريت الاختبارات باستخدام الفولاذ الإنشائي العادي منخفض السبائك 14Mn2 وشملت لحامًا تناكبيًا عرضيًا على العينة، مع وجود حبة لحام طولية واحدة متراكبة على كلا الجانبين.

خضعت مجموعة واحدة من العينات للمعالجة الحرارية للتخلص من الإجهاد المتبقي بعد اللحام، بينما لم تتم معالجة المجموعة الأخرى. وأُجري اختبار مقارنة قوة الإجهاد باستخدام ثلاثة معاملات مميزة لدورة الإجهاد، r = -1 و0 و0.3+.

في ظل الحمل المتناوب (r = -1)، كانت قوة إجهاد العينة ذات الإجهاد المتبقي المخفف قريبة من 130 ميجا باسكال، في حين أن العينة التي لم يتم التخلص منها كانت قوة إجهادها 75 ميجا باسكال فقط.

تحت الحمل النابض (r = 0)، كانت قوة إجهاد كلا المجموعتين من العينات متماثلة، عند 185 ميجا باسكال.

عندما كانت r = 0.3، كانت قوة إجهاد العينة مع التخلص من الإجهاد المتبقي عن طريق المعالجة الحرارية 260 ميجا باسكال، وهي أقل قليلًا من العينة بدون معالجة حرارية، والتي كانت قوة إجهادها 270 ميجا باسكال.

الأسباب الرئيسية لهذه الظاهرة هي:

عندما تكون قيمة r عالية، كما هو الحال تحت الحمل النابض (r = 0)، تكون قوة الكلال عالية، ويتم تحرير الإجهاد المتبقي بسرعة تحت تأثير إجهاد الشد العالي، مما يقلل من تأثير الإجهاد المتبقي على قوة الكلال. عندما تزيد r إلى 0.3، ينخفض الإجهاد المتبقي أكثر تحت الحمل، ولا يكون له أي تأثير على قوة الكلال.

لا تعمل المعالجة الحرارية على التخلص من الإجهاد المتبقي فحسب، بل تعمل أيضًا على تليين المادة، مما يؤدي إلى انخفاض قوة التعب بعد المعالجة.

يوضح هذا الاختبار تأثير الإجهاد المتبقي والتغيرات المادية الناجمة عن دورة اللحام الحرارية على قوة الإجهاد. كما يشير أيضًا إلى أن تأثير الإجهاد المتبقي في اللحام على قوة إجهاد الوصلة يرتبط بخصائص دورة الإجهاد لحمل التعب. عندما تكون القيمة المميزة للدورة منخفضة، يكون التأثير مرتفعًا نسبيًا.

وقد لوحظ سابقًا أنه بسبب الإجهاد المتبقي الذي يصل إلى عائد المواد نقطة في اللحام الإنشائي، في وصلة ذات دورة إجهاد ذات سعة ثابتة، ستنخفض دورة الإجهاد الفعلية بالقرب من اللحام إلى ما دون نقطة خضوع المادة، بغض النظر عن خصائص الدورة الأصلية.

على سبيل المثال، يجب أن تكون دورة الإجهاد الاسمية من +S1 إلى -S2، مع نطاق إجهاد S1 + S2. ومع ذلك، سيكون نطاق دورة الإجهاد الفعلي في المفصل من sy (سعة الإجهاد عند نقطة الخضوع) إلى SY-(S1 + S2).

هذا عامل حاسم يجب أخذه في الاعتبار عند دراسة قوة إجهاد الوصلات الملحومة، مما دفع بعض رموز التصميم إلى استبدال الخاصية الدورية r بمدى الإجهاد.

بالإضافة إلى ذلك، فإن حجم العينة ونمط التحميل ونسبة دورة الإجهاد وطيف الحمل لها تأثير كبير على قوة الكلال.

3. طريقة المعالجة لتحسين قوة إجهاد الهيكل الملحوم

عادةً ما يحدث بدء تشقق الإجهاد في الوصلات الملحومة عند جذر اللحام ومقدمة اللحام. إذا تم التحكم في خطر بدء التشقق الناجم عن الإجهاد عند جذر اللحام، فإن النقاط الأكثر ضعفًا في الوصلات الملحومة تتركز عند مقدمة اللحام.

هناك عدة طرق لتحسين قوة إجهاد الوصلات الملحومة:

① تقليل عيوب اللحام أو إزالتها، خاصةً الفتحات;

② تحسين هندسة مقدمة اللحام وتقليل عامل تركيز الإجهاد;

③ ضبط مجال الإجهاد المتبقي في اللحام لإنتاج مجال إجهاد انضغاطي متبقي. يمكن تقسيم طرق التحسين هذه إلى فئتين، كما هو موضح في الجدول 1.

تحسين عملية اللحام لا يحسن من قوة إجهاد الهيكل الملحوم فحسب، بل يعزز أيضًا من قوة الحمل الساكن والخصائص المعدنية للوصلات الملحومة. هناك كم هائل من البيانات حول هذا الموضوع، والتي لن يتم تكرارها هنا.

الجدول 1 طرق تحسين طرق تحسين قوة إجهاد الهيكل الملحوم

تتم مناقشة الطرق الأساسية لتعزيز قوة إجهاد الوصلات الملحومة بالتفصيل في ثلاثة أجزاء، مع التركيز على طرق المعالجة.

3.1 طرق تحسين هندسة مقدمة اللحام وتقليل تركيز الإجهاد

1) تلبيس TIG

أظهرت الدراسات أن إصلاح TIG يمكن أن يعزز بشكل كبير من قوة إجهاد الوصلات الملحومة محلياً ودولياً. تتضمن العملية استخدام اللحام بالتيغ (TIG) لإعادة صهر الجزء الانتقالي من الوصلة الملحومة، مما يخلق انتقالًا سلسًا بين اللحام والمعدن الأساسي. يقلل هذا من تركيز الإجهاد ويزيل التركزات الصغيرة غير معدنية شوائب الخبث، مما يؤدي إلى تحسين قوة إجهاد الوصلة.

عادةً ما يتم وضع مسدس اللحام على بعد 0.5 إلى 1.5 مم من إصبع اللحام أثناء عملية الإصلاح، ويجب الحفاظ على نظافة المنطقة المعاد صهرها. ستؤدي إضافة طحن طفيف مسبقاً إلى تحسين النتائج.

من الضروري التعامل مع عملية إعادة القوس بشكل صحيح في حالة حدوث إطفاء القوس أثناء إعادة الصهر، حيث سيؤثر ذلك على جودة حبة اللحام المعاد صهرها. أفضل موضع لإعادة القوس هو بشكل عام 6 مم أمام فوهة حبة اللحام.

في الآونة الأخيرة، تعاونت جمعية اللحام الدولية مع معاهد أبحاث اللحام في العديد من الدول الأوروبية واليابان لإجراء دراسة موحدة حول فعالية طرق تعزيز قوة إجهاد الوصلات. تم إعداد العينات من قبل المعهد البريطاني لأبحاث اللحام.

أكدت الدراسة أن قوة الإجهاد الاسمية للمفصل بعد 2 × 10⁶ زادت الدورات بمقدار 58% بعد المعالجة بهذه الطريقة. تتوافق هذه القيمة الاسمية التي تبلغ 211 ميجا باسكال قوة إجهاد 211 ميجا باسكال مع قيمة مميزة (مؤشر K) تبلغ 144 ميجا باسكال. وهي تتفوق على أعلى قيمة FAT في قوة إجهاد تفاصيل الوصلة التي حددتها جمعية اللحام الدولية.

2) التصنيع الآلي

يمكن أن يؤدي تصنيع سطح اللحام آليًا إلى تقليل تركيز الإجهاد إلى حد كبير وتحسين قوة إجهاد الوصلة التناكبية. إذا كان اللحام خاليًا من العيوب، يمكن أن تتفوق قوة إجهاده على قوة إجهاد المعدن الأساسي. ومع ذلك، فإن التصنيع الآلي عملية مكلفة ويجب إجراؤها فقط عندما تبرر الفوائد التكلفة.

في حالة اللحامات ذات العيوب الكبيرة وعدم وجود لحام سفلي، يكون تركيز الإجهاد عند العيب أو جذر اللحام أشد بكثير من السطح، مما يجعل عملية المعالجة الآلية غير مجدية. إذا كان هناك نقص في عيب الاختراق، فلن تبدأ شقوق التعب عند التسليح وأصابع اللحام، ولكن بدلاً من ذلك تنتقل إلى جذر اللحام. في مثل هذه الحالات، يمكن أن تقلل المعالجة الآلية في الواقع من قوة إجهاد الوصلة.

يمكن أن يؤدي طحن مقدمة اللحام فقط، بدلاً من معدن اللحام بالكامل، إلى تحسين قوة إجهاد الوصلة. وقد أظهرت الأبحاث أن نقطة بدء التشقق في هذا السيناريو تنتقل من مقدمة اللحام إلى عيب اللحام.

أظهرت اختبارات قوة الإجهاد التي أجراها ماكوروف من الاتحاد السوفيتي السابق على الفولاذ عالي القوة (قوة الشد σb = 1080MPa) أن قوة إجهاد اللحامات التناكبية المستعرضة تحت الحمل المتناوب كانت ± 150MPa بعد 2 × 10⁶ الدورات كما هو ملحوم. أدى تصنيع اللحام آليًا وإزالة التعزيز إلى زيادة قوة الإجهاد إلى ± 275MPa، أي ما يعادل قوة إجهاد المعدن الأساسي. أدى الطحن الموضعي عند مقدمة اللحام التناكبي إلى قوة إجهاد تبلغ ± 245MPa، أي ما يعادل 83% من تأثير المعالجة الآلية و65% من تأثير المعالجة الآلية وتحسين 65% عن حالة اللحام.

من المهم ملاحظة أنه يجب استخدام التقنية المناسبة في التصنيع الآلي أو الطحن لضمان التحسين المطلوب في قوة الإجهاد.

3) طحن عجلة الطحن

قد لا يكون الطحن باستخدام عجلة الطحن بفعالية المعالجة الآلية، ولكنها لا تزال طريقة مفيدة لتعزيز قوة إجهاد الوصلات الملحومة. توصي جمعية اللحام الدولية باستخدام عجلة طحن كهربائية أو هيدروليكية عالية السرعة بسرعة 15,000 إلى 40,000 دورة في الدقيقة، مصنوعة من مادة التنغستن الكربوني. يجب أن يضمن قطر العجلة أن يكون عمق الطحن ونصف قطرها يساوي أو أكبر من 1/4 سمك اللوحة.

وجدت الأبحاث الأخيرة التي أجرتها جمعية اللحام الدولية أن قوة الإجهاد الاسمية للعينة بعد دورتين زادت بمقدار 45% بعد الطحن. تتوافق القيمة الاسمية التي تبلغ 199 ميجا باسكال لقوة الإجهاد مع قيمة مميزة (135 ميجا باسكال)، وهي أعلى من أعلى قيمة FAT في قوة إجهاد تفاصيل الوصلة التي حددتها جمعية اللحام الدولية.

من المهم ملاحظة أن اتجاه الطحن يجب أن يتماشى مع اتجاه خط الإجهاد. يمكن أن يترك الطحن في اتجاه مختلف شقًا عموديًا على خط الإجهاد، مما يعمل بشكل فعال كمصدر تركيز إجهاد ويقلل من قوة إجهاد الوصلة.

4) طريقة القطب الكهربائي الخاص

تتضمن هذه الطريقة تطوير نوع جديد من القطب الكهربائي. يتميز معدنه السائل وخبثه السائل بقابلية ترطيب عالية، مما يعزز نصف قطر الانتقال للحام، ويقلل من الزاوية عند مقدمة اللحام، ويقلل من تركيز الإجهاد عند مقدمة اللحام، ويحسن من قوة إجهاد الوصلة الملحومة.

مثل إصلاح اللحام بـ TIG، فإن له تفضيلًا قويًا لبعض أوضاع اللحام، خاصة اللحام المسطح واللحام الشرائحي بينما تقل فوائده بشكل كبير في اللحام الرأسي والأفقي و اللحام العلوي.

3.2 طريقة تعديل مجال الإجهاد المتبقي لإنتاج إجهاد انضغاطي

1) طريقة التحميل الزائد المسبق

عندما يتم تطبيق حمل الشد على عينة تحتوي على تركيز إجهاد حتى يحدث الخضوع عند الشق، مما يؤدي إلى حدوث بعض التشوه اللدن الشدي، سيتولد إجهاد انضغاطي في موقع التشوه اللدن الشدي بالقرب من الشق المحمل بعد التفريغ. سيتوازن إجهاد الشد أسفل نقطة الخضوع في الأجزاء الأخرى من العينة.

في اختبار الإجهاد اللاحق، سيختلف نطاق إجهاد العينة التي خضعت لهذه المعالجة عن العينة الأصلية بدون تحميل مسبق، وسيتم تخفيضه بشكل كبير. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين قوة إجهاد الوصلات الملحومة.

تُظهر الأبحاث أن اختبار التحميل المسبق ضروري قبل تشغيل الهياكل الملحومة الكبيرة، مثل الجسور وأوعية الضغط. وهذا من شأنه أن يعزز أداءها من حيث الإجهاد.

2) التدفئة المحلية

يمكن للتسخين الموضعي أن يضبط مجال الإجهاد المتبقي في اللحام، مما يولد إجهادًا متبقيًا انضغاطيًا ضاغطًا عند نقاط تركيز الإجهاد، مما يمكن أن يحسن من قوة إجهاد الوصلة. وحاليًا، لا تنطبق هذه الطريقة إلا على اللحامات الطولية المتقطعة أو الوصلات ذات الألواح المتيبسة الطولية.

بالنسبة لألواح الشرائح أحادية الجانب، يكون موضع التسخين عادةً حوالي ثلث عرض اللوحة من اللحام. بالنسبة لألواح الشرائح ذات الوجهين، يكون موضع التسخين هو مركز اللوح. وهذا يولد إجهادًا ضاغطًا في اللحام، مما يعزز قوة إجهاد الوصلة.

وقد حصل باحثون مختلفون على نتائج متفاوتة باستخدام هذه الطريقة. فبالنسبة لألواح التقوية أحادية الجانب، زادت قوة الإجهاد بمقدار 145-150%، بينما زادت قوة الإجهاد بالنسبة لألواح التقوية مزدوجة الجانب بمقدار 70-187%.

إن موضع التسخين الموضعي له تأثير كبير على قوة إجهاد الوصلة. يسبب التسخين الموضعي في نهاية اللحام إجهادًا انضغاطيًا متبقيًا عند الشق ويزيد من قوة الكلال بمقدار 53%. ومع ذلك، فإن التسخين الموضعي في مركز العينة عند طرف اللحام، بنفس المسافة من طرف اللحام، له نفس التأثير المعدني ولكنه ينتج إجهادًا متبقيًا شديًا، مما يؤدي إلى نفس قوة الإجهاد مثل العينة غير المعالجة.

3) طريقة البثق

تتشابه آلية البثق الموضعي مع طريقة التسخين النقطي، من حيث أنها تحسن من قوة إجهاد الوصلة عن طريق توليد إجهاد متبقي انضغاطي. ومع ذلك، تختلف نقطة عملها ويجب أن يكون موضع البثق حيث يكون الإجهاد المتبقي الانضغاطي مطلوبًا.

يكون لطريقة البثق تأثير أكبر على عينات الصلب عالي القوة مقارنةً بالصلب منخفض الكربون.

4) طريقة غورنرت

اقترح غونرت طريقة للحصول على نتائج مرضية بسبب صعوبة تحديد موضع التسخين ودرجة الحرارة بدقة في طريقة التسخين الموضعي. ويتمثل مفتاح هذه الطريقة في تسخين الشق مباشرة، بدلاً من المنطقة المحيطة به، إلى درجة حرارة يمكن أن تسبب تشوهًا لدنياً ولكنها أقل من درجة حرارة التحول الطوري البالغة 55 درجة مئوية أو 550 درجة مئوية، ثم تبريده بسرعة.

سيؤدي التبريد المتأخر للمعدن الموجود تحت السطح والمعدن المحيط الذي لم يتم تبريده إلى انكماش وتوليد إجهاد انضغاطي على السطح المبرد. يمكن أن يعزز هذا الإجهاد الانضغاطي من قوة إجهاد العضو.

من المهم ملاحظة أن عملية التسخين يجب أن تكون بطيئة لتسخين الطبقة السفلية. يوصي غونرت بوقت تسخين مدته 3 دقائق، بينما يوصي هاريسون بـ 5 دقائق.

وقد نجح أوهتا في منع التشققات الناجمة عن التعب في الأنابيب التناكبية باستخدام هذه الطريقة. تم تسخين الجزء الخارجي من خط الأنابيب عن طريق الحث وتم تبريد الجزء الداخلي عن طريق تدوير الماء، مما أدى إلى توليد إجهاد انضغاطي في خط الأنابيب ومنع تشكل شقوق التعب بشكل فعال. بعد المعالجة، انخفض معدل نمو التشققات الناتجة عن الإجهاد في أنبوب اللحام التناكبي بشكل كبير ووصل إلى نفس معدل نمو التشققات مثل المعدن الأساسي.

3.3 طرق تقليل تركيز الإجهاد وتوليد الضغط الانضغاطي

1) طريقة الطرق بالمطرقة

الطرق بالمطرقة هي طريقة شغل على البارد تخلق إجهادًا ضاغطًا على سطح مقدمة اللحام في الوصلة. وتعتمد فعالية هذه الطريقة على التشوه البلاستيكي على سطح مقدمة اللحام.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يقلل الطرق بالمطرقة من حدة الشق وبالتالي تركيز الضغط، مما يؤدي إلى تحسن كبير في قوة إجهاد الوصلة. توصي جمعية اللحام الدولية بضغط مطرقة هوائية من 5-6 باسكال.

يجب أن يكون الجزء العلوي من رأس المطرقة صلبًا بقطر 8-12 مم، ويوصى باستخدام أربعة تأثيرات لضمان عمق طرق يبلغ 0.6 مم.

تُظهر الأبحاث التي أجرتها جمعية اللحام الدولية أنه بالنسبة لمفاصل T غير الحاملة على شكل حرف T، فإن الطرق يزيد من قوة الإجهاد بمقدار 54% تحت 2×10⁶ الدورات.

2) النقر بالخردق

إن التثقيب بالخردق هو شكل آخر من أشكال الطرق وهو نوع من أنواع التصنيع الآلي بالصدمات. وتعتمد فعالية الصقل بالخرق بالخرق على قطر الصقل بالخرق. لا ينبغي أن يكون القطر كبيرًا جدًا لمعالجة العيوب الصغيرة، ولكن ليس صغيرًا جدًا لتحقيق مستوى معين من التصلب الناتج عن الشغل البارد. يمكن أن يؤثر الصدم بالخردق بالخردق عادةً على السطح حتى عمق بضعة آلاف من المليمتر.

تُظهر الأبحاث أن التقشير بالخردق يمكن أن يحسن بشكل كبير من قوة إجهاد الوصلات الفولاذية عالية القوة، وله تأثير قوي بشكل خاص على اللحام بقوس الأرغون المواد الفولاذية عالية القوة، بما يفوق حتى إصلاح TIG. كما يمكن أن يعزز استخدام الصقل بالخردق من تأثير إصلاح الانصهار TIG.

4. أحدث التكنولوجيا لتحسين قوة إجهاد الوصلات الملحومة

4.1 طريقة المعالجة بالتصادم بالموجات فوق الصوتية

في السنوات الأخيرة، تم تطوير الصدم بالموجات فوق الصوتية كوسيلة لتحسين قوة إجهاد الوصلات والهياكل الملحومة. وتتشابه آليته مع آلية الطرق بالمطرقة والتثقيب بالخرق.

ومع ذلك، فإن التأثير بالموجات فوق الصوتية له مزايا مثل الوزن الخفيف، والتحكم الجيد، والاستخدام المرن والمريح، والحد الأدنى من الضوضاء، والكفاءة العالية، وقيود أقل في التطبيق، والتكلفة المنخفضة، وكفاءة الطاقة. وهي مناسبة لجميع أنواع الوصلات وهي طريقة فعالة لتحسين أداء إجهاد الوصلات الملحومة بعد اللحام.

تم إجراء دراسات باستخدام المعالجة بالصدم بالموجات فوق الصوتية على الوصلات التناكبية والوصلات الزاوية الطولية غير الحاملة لمختلف أنواع الفولاذ الإنشائي الملحوم النموذجي. ثم أجريت اختبارات إجهاد مقارنة على كل من الوصلات الملحومة والمعالجة بالصدمات. تشير النتائج، الموضحة في الجدول 2، إلى أن قوة إجهاد الوصلات الملحومة زادت بنسبة 50-170% بعد المعالجة بالصدم بالموجات فوق الصوتية.

الجدول 2 مقارنة قوة الكلال قبل وبعد المعالجة بالصدمات فوق الصوتية

4.2 طريقة شريط اللحام الموضعي منخفض تغير الطور

4.2.1 Pمبدأ وتطوير تحسين قوة إجهاد الوصلات الملحومة وتطويرها

يمكن أن يعزز الإجهاد الانضغاطي من قوة إجهاد الوصلات الملحومة، وهو ما تمت مناقشته على نطاق واسع في الأدبيات. ومع ذلك، يكمن التحدي في كيفية إدخال الإجهاد الانضغاطي بسهولة في الوصلات الملحومة.

من المعروف جيدًا أن التركيب الكيميائي ومحتوى السبيكة ومعدل التبريد يمكن أن يؤدي إلى تغيرات بنيوية مجهرية مختلفة أثناء عملية تبريد مواد الحديد والصلب. وتكون هذه التحولات الهيكلية مصحوبة بتمدد الحجم، والذي يمكن أن يخلق إجهاد تحول طوري عند تقييده، مما يؤدي إلى إجهاد انضغاطي.

بالنسبة لمعدن اللحام، يقلل ذلك من إجهاد الشد المتبقي بل ويؤدي إلى إجهاد انضغاطي متبقي، وبالتالي تحسين الخواص الميكانيكية للوصلات الملحومة.

أقطاب اللحام ذات درجة حرارة التحول المنخفضة (LTTE) هو قطب كهربائي جديد مواد اللحام التي تستخدم إجهاد التحول الطوري لإنتاج إجهاد انضغاطي في الوصلات الملحومة وتعزيز قوة إجهادها.

منذ الستينيات من القرن الماضي، اقترح خبراء اللحام في الاتحاد السوفيتي السابق طريقة التحويل الطوري المنخفض اللحام الموضعي شريط لتحسين قوة إجهاد الهياكل الملحومة، على الرغم من أن مصطلح "شريط اللحام الموضعي منخفض التحول الطوري" لم يكن مستخدمًا في ذلك الوقت وكان يشار إليه ببساطة على أنه قطب كهربائي خاص.

التسطيح التركيب المعدني يتكون بشكل أساسي من 3-4% Mn لتقليل درجة حرارة التحول الطوري وتحقيق التحول الطوري المعدني. تشير الأدبيات إلى أن قوة إجهاد العينات الصغيرة بعد التسطيح باستخدام هذه الأقطاب الكهربائية الخاصة أعلى بمقدار 75% من دون تسطيح.

في الآونة الأخيرة، أدى تطوير الفولاذ منخفض الكربون للغاية واستخدام الكروم والنيكل لخفض درجة حرارة التحول المارتنسيتي للمعدن المترسب في مواد اللحام إلى تقدم سريع في شريط اللحام النقطي منخفض التحول.

وقد أجرت كل من اليابان والصين بحوثًا مكثفة في هذا المجال، على الرغم من أنها لا تزال في مرحلة المختبر.

4.2.2 Eتأثير القطب الكهربائي LTTE على تحسين قوة التعب

قامت كلية المواد في جامعة تيانجين بتصميم وتحسين قطب اللحام الكهربائي في درجة حرارة التحول المنخفضة (LTTE) وإجراء اختبارات إجهاد مكثفة واختبارات أداء العملية على مختلف الوصلات الملحومة.

(1) طريقة نمور تحرير تاميل إيلام

تم استخدام القطب الكهربائي للحام بدرجة حرارة تحول منخفضة (LTTE) والقطب الكهربائي العادي E5015 للحام الوصلة التناكبية المستعرضة، والوصلة المتقاطعة غير الحاملة للحمل، والوصلة الشرائحية الطولية المحيطية، والوصلة الطولية المتوازية وصلة اللحام الشرائحيةوالمفصل الطولي التناكبي الطولي، على التوالي. تم إجراء اختبار مقارن للإجهاد.

تشير النتائج إلى أن قوة إجهاد مفصل LTTE لمفصل تغير الطور قضيب اللحام كان 11%، و23%، و42%، و46%، و59% أعلى من القطب الكهربائي العادي E5015. تمت زيادة عمر التعب من عدة مرات إلى مئات المرات.

الجدول 3 تأثير تحسين قوة الإجهاد لأنواع مختلفة من الوصلات الملحومة

نظرًا لأن القطب الكهربائي للحام بدرجة حرارة التحول المنخفضة (LTTE) يخلق إجهادًا انضغاطيًا متبقيًا من التمدد الحجمي للتحول المارتنسيتي عند درجة حرارة منخفضة، فإن حجم الإجهاد الانضغاطي المتبقي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بضبط الوصلة الملحومة.

كلما زاد تقييد الوصلة الملحومة، زاد الضغط الانضغاطي المتبقي وزاد التحسن في قوة الإجهاد.

(2) طريقة التضميد LTTE للحام البقعي منخفض التحول الطوري

ومع ذلك، فإن إضافة المزيد عناصر السبائك لمواد اللحام لتحقيق التحول المارتنسيتي عند معدل تبريد عادي ودرجة حرارة منخفضة يزيد بشكل كبير من تكلفة اللحام الكهربائي بدرجة حرارة تحول منخفضة (LTTE). إذا كانت جميع اللحامات في الهيكل الملحوم مصنوعة من مواد لحام منخفضة التغير الطوري، فستكون التكلفة الإجمالية للهيكل أعلى بكثير، مما يجعلها غير مجدية اقتصاديًا.

من المعروف أن الكسر الناتج عن الإرهاق في الوصلات الملحومة يحدث عادةً عند مقدمة اللحام. إذا تم توليد إجهاد انضغاطي متبقي عند مقدمة اللحام، يمكن تحسين قوة إجهاد الوصلة الملحومة دون استخدام جميع شرائط اللحام الموضعي منخفضة التغير الطوري، مما يقلل من تكلفة المواد.

مع وضع هذه الفكرة في الاعتبار، اقترحت جامعة تيانجين طريقة لحام القطب الكهربائي بدرجة حرارة تحول منخفضة (LTTE) لتضميد القطب الكهربائي لتحسين قوة إجهاد الوصلات الملحومة، استنادًا إلى النتائج التجريبية. تمت مقارنة قوة إجهاد ضمادات اللحام بالقطب الكهربائي ذي درجة حرارة التحول المنخفضة والوصلات الملحومة بالقطب الكهربائي العادي باستخدام نوعين من الوصلات المتقاطعة غير الحاملة ومفصل اللحام الشرائحي الطولي المحيطي. كانت قوة إجهاد الأولى أعلى من الثانية بمقدار 19.9% و41.7% على التوالي، مما يثبت جدوى الفكرة وقابليتها للتطبيق العملي.

يوفر هذا البحث الأولي تطبيقًا أكثر منطقية لإلكترود اللحام بدرجة حرارة تحول منخفضة (LTTE) في الممارسة الهندسية.

وفي الوقت نفسه، يمكن أن يعكس مفصل تضميد إصبع القدم لقطب اللحام الكهربائي بدرجة حرارة تحول منخفضة (LTTE) أيضًا تطبيقه في لحامات الغطاء وحبات اللحام ذات الغطاء القريب من إصبع القدم.

4.2.3 Aدمزايا وعيوب شريط اللحام النقطي منخفض التغير الطوري

الميزة:

(1) يتم تنفيذ طريقة اللحام الكهربائي بدرجة حرارة التحول المنخفضة (LTTE) أثناء عملية اللحام، مما يلغي الحاجة إلى المعالجة بعد اللحام.

(2) لا تتطلب طريقة LTTE مهارات تشغيل خاصة، مما يجعلها بسيطة وسهلة الاستخدام.

(3) يمكن تحسين قوة إجهاد الوصلات الملحومة باستخدام قطب اللحام بدرجة حرارة تحول منخفضة (LTTE). ونظرًا لعدم تأثره بالتأثيرات الحرارية لخرزات اللحام اللاحقة، فهو مناسب تمامًا لتحسين قوة إجهاد اللحامات المخفية واللحامات المغطاة واللحامات الخلفية للحام أحادي الجانب واللحامات الأخرى التي لا يمكن معالجتها بعد اللحام.

(4) يمكن أيضًا استخدام القطب الكهربائي LTTE لإصلاح شقوق التعب في الهياكل الملحومة.

العيوب:

تؤدي إضافة المزيد من عناصر السبائك إلى مواد اللحام إلى زيادة تكلفة مواد اللحام الكهربائية ذات درجة حرارة التحول المنخفضة (LTTE)، ولكن يمكن تعويض ذلك باستخدام ضمادات اللحام ذات درجة حرارة التحول المنخفضة وغيرها من الطرق.

5. الخاتمة

في الختام، تتزايد متطلبات قدرة التحميل الديناميكية للهياكل الملحومة مع استخدامها للأحمال الثقيلة وعالية السرعة. ونتيجة لذلك، يعد تطوير واستخدام تقنيات جديدة لتعزيز أداء إجهاد الوصلات الملحومة أمرًا بالغ الأهمية لتوسيع نطاق استخدام الهياكل الملحومة.

تُعد كل من تقنية الصدمات بالموجات فوق الصوتية واستخدام أقطاب اللحام ذات درجة حرارة التحول المنخفضة (LTTE) لتحسين قوة إجهاد الوصلات الملحومة اتجاهات بحثية مهمة في مجال تحسين أداء الإجهاد وعملية الهياكل الملحومة.