لحام الإجهاد المتبقي

يشير الإجهاد المتبقي للحام إلى الإجهاد الداخلي المتولد في الهياكل الملحومة بسبب التشوه الحراري المقيد أثناء عملية اللحام. على وجه الخصوص، أثناء ذوبان وتصلب وانكماش معدن اللحام، يتم إنشاء إجهاد حراري كبير بسبب القيود، مما يجعله المكون الأساسي للإجهاد المتبقي. في المقابل، فإن الإجهاد الداخلي الناتج عن التغيرات في البنية المعدنية أثناء عملية التبريد هو مكون ثانوي للإجهاد المتبقي. كلما زادت صلابة الهيكل وارتفعت درجة القيد، زاد الضغط المتبقي، وبالتالي زاد تأثيره على قدرة الحمل الهيكلية. تتناول هذه المقالة بشكل أساسي تأثير إجهاد اللحام المتبقي على الهياكل.

تأثير إجهاد اللحام المتبقي على الهياكل أو المكونات

إجهاد اللحام المتبقي هو الإجهاد الأولي الموجود على المقطع العرضي للمكون حتى قبل أن يتحمل أي حمل خارجي. خلال فترة خدمة المكون، تتحد هذه الضغوط المتبقية مع ضغوط العمل الناتجة عن الأحمال الخارجية، مما يؤدي إلى تشوه ثانوي وإعادة توزيع الإجهاد المتبقي. وهذا لا يقلل من صلابة واستقرار الهيكل فحسب، بل أيضًا، في ظل التأثيرات المشتركة لدرجة الحرارة والبيئة، يؤثر بشكل كبير على قوة الكلال للهيكل، ومقاومة الكسر الهش، ومقاومة التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي، والتشقق الزحف بدرجة الحرارة العالية.

التأثير على الصلابة الهيكلية

عندما يصل الضغط المشترك الناتج عن الأحمال الخارجية والإجهاد المتبقي في منطقة معينة من الهيكل إلى نقطة الخضوع، فإن المادة الموجودة في تلك المنطقة ستخضع لتشوه لدن موضعي وتفقد قدرتها على تحمل المزيد من الأحمال، مما يؤدي إلى انخفاض في المقطع العرضي الفعال المنطقة، وبالتالي صلابة الهيكل. على سبيل المثال، في الهياكل ذات اللحامات الطولية والعرضية (مثل لحام لوحة الضلع على الحزم I)، أو تلك التي خضعت لتقويم اللهب، قد يتم توليد إجهاد شد متبقي كبير في المقاطع العرضية الأكبر. على الرغم من أن نطاق توزيع هذه الضغوط على طول المكون قد لا يكون واسع النطاق، إلا أن تأثيرها على الصلابة يمكن أن يظل كبيرًا. خاصة بالنسبة للعوارض الملحومة المعرضة لتقويم اللهب على نطاق واسع، قد يكون هناك انخفاض ملحوظ في الصلابة أثناء التحميل وانخفاض الارتداد أثناء التفريغ، وهو ما لا يمكن التغاضي عنه بالنسبة للهياكل ذات المتطلبات العالية لدقة الأبعاد والاستقرار.

التأثير على قوة التحميل الثابتة

بالنسبة للمواد الهشة، التي لا يمكن أن تخضع للتشوه البلاستيكي، لا يمكن توزيع الضغط داخل المكون بالتساوي مع زيادة القوة الخارجية. سوف تستمر قمم الإجهاد في الارتفاع حتى تصل إلى حد إنتاج المادة، مما يتسبب في فشل موضعي ويؤدي في النهاية إلى كسر المكون بأكمله. إن وجود الإجهاد المتبقي في المواد الهشة يقلل من قدرتها على التحمل، مما يؤدي إلى حدوث الكسور. بالنسبة للمواد المرنة، فإن وجود إجهاد الشد المتبقي ثلاثي المحاور في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة يمكن أن يعيق حدوث تشوه البلاستيك، وبالتالي يقلل بشكل كبير من قدرة تحمل المكون.

في الختام، فإن إجهاد اللحام المتبقي له تأثير كبير على أداء الهياكل. يمكن للتصميم المعقول والتحكم في العملية أن يقلل من الإجهاد المتبقي، وبالتالي تعزيز موثوقية ومتانة الهياكل الملحومة.