a) Chế tạo chi tiết b) Chế tạo cụm chi tiết c) Chế tạo phõn đoạn phẳng d) Chế tạo phõn đoạn khố
2.9.1.1. Sự phỏt triển ứng suất dọc trong quỏ trỡnh hàn tấm tụn bao vỏt àu.
Sự phỏt triển ứng suất dọc trong quỏ trỡnh hàn tấm tụn bao vỏ tàu cú thể được mụ
Điểm bắt đầu của chu trỡnh nhiệt tiờu biểu được chọn ở bờn dưới gúc phải của
hỡnh 2.5, nú thể hiện sự phỏt triển ứng suất tại một điểm, đõy được chọn là phần tử thể tớch ban đầu.
Thực tế chứng minh khi hàn giỏp mối cỏc tấm tụn vỏ tàu với nhau bằng mối hàn liờn tục thỡ tổng biến dạng theo phương của trục mối hàn εx luụn luụn nhỏ hơn biến
dạng nhiệt theo vuụng gúc với trục mối hàn εT. Trạng thỏi này cũng đỳng cho cỏc phần
tử tại vị trớ lõn cận mối hàn. Điều này cũng giải thớch vỡ sao phần tử hỡnh lăng trụ khụng thay đổi kớch thước theo trục x, hỡnh 2.5. Trong khi đú, suốt quỏ trỡnh đốt núng
và nguội đi, ứng suất dọc σx lại phỏt triển trờn cỏc phần tử.
Nhằm đơn giản húa và dễ hỡnh dung, chỳng ta cú thể quan tõm đến trường hợp ứng suất 1D ở phớa trờn gúc phải hỡnh 2.5 và thừa nhận rằng σy gần như bằng 0, vỡ theo trục y phần tử hoàn toàn cú thể bị biến dạng nờn ứng suất là tự do. Túm lại, theo phương dọc của mối hàn σx≠0, εx=0 nhưng theo phương ngang thỡ σy=0, εy≠0.
Nếu phõn tớch chu kỳ ứng suất trong cỏc phần tử, chỳng ta cần quan tõm đến sự
gión nở thể tớch của kim loại khi nhiệt độ tăng (dựa vào đường cong gión nỡ thể tớch) và đường cong biến dạng của vật liệu (dựa vào đường cong ứng suất biến dạng). Nếu
bỏ qua nhưng thay đổi cấu trỳc bờn trong vật liệu, đường cong gión nở thể tớch cú thể xem như xấp xỉ đường thẳng, cú nghĩa là hệ số gión nở nhiệt α là hằng số.
Để sắp xếp cỏc đường cong ứng suất biến dạng hợp lý, chỳng ta cần làm phộp xấp xỉ, sau đú cú thể thay thế bởi đường cong ứng suất biến dạng lý tưởng như hỡnh trờn gúc trỏi của hỡnh 2.5. Nhằm hệ thống húa sự phõn tớch, đường cong được chia theo
tỷ lệ nhằm thể hiện phần đàn hồi nghiờng một gúc 450 theo trục εep, nghĩa là biến dạng đàn hồi và ứng suất tương ứng thể hiện cựng kớch thước trờn biểu đồ.
H.2.5. Động học của ứng suất trong hỡnh
Đường cong gión nở thể tớch εT(T) được đặt bờn dưới biểu đồ ứng suất biến dạng
σ(εep). Đường cong chu trỡnh nhiệt được đặt bờn phải của biểu đồ εT(T), tất cả cỏc tỷ lệ được giữ cho tương ứng. Chu trỡnh ứng suất σx(t) cú thể được vẽ theo sơ đồ theo mũi
tờn trờn hỡnh 2.5.
Vớ dụ, tại thời điểm t1 nhiệt độ là T1 được biểu thị bằng điểm 1. Từ điểm này chiếu theo phương ngang được điểm gión nở nhiệt tương ứng T1, và đỏnh dấu điểm 1.
Trong trường hợp hỡnh lăng trụ bị khống chế trục x thỡ εT1 sẽ được xỏc định gión nở
nhiệt tự do. Chiếu theo phương thẳng đứng lờn biểu đồ σ(εep) được điểm 1, điểm này
được xỏc định bởi σx và εex tại thời gian t1 và trựng với thời điểm khi σx đạt được giới
hạn chảy σy.
Điểm 1 trờn đường cong ứng suất cú thể xỏc định được là vị trớ giao nhau giữa đường vuụng gúc từ đường cong chu trỡnh nhiệt và đường cong ứng suất biến dạng.
Bằng cỏch tương tự, chỳng ta hoàn toàn cú thể xỏc định cỏc điểm cũn lại. Điểm thứ 2
tương ứng với nhiệt độ cao nhất trờn chu trỡnh nhiệt và biến dạng nộn dẻo lớn nhất.
Sau thời gian t2 là quỏ trỡnh nguội và bắt đầu giải thoỏt tải (giải thoỏt nộn) cho
gần đến t3. Tại t3,ứng suất và biến dạng đàn hồi gần như bằng khụng. Từ t3 đến t4 biến
dạng kộo đàn hồi tăng lờn. Tại t4 một lần nữa biến dạng dẻo bắt đầu xảy ra nhưng ngược với lần thứ nhất. Tại thời điểm t5 tương ứng với trạng thỏi nguội hoàn toàn.
Bằng sơ đồ mụ tả khỏc chỳng ta cú thể thấy sự phõn bố nhiệt độ và ứng suất dọc
xảy ra trong quỏ trỡnh hàn, hỡnh 2.6. Nguồn hồ quang di chuyển theo chiều mũi tờn dọc
theo trục x với tốc độ v.
H.2.6. Biểu đồ mụ tả sự thay đổi nhiệt độ và ứng suất trong quỏ trỡnh hàn