מתח שאריות ריתוך

מתח שיורי ריתוך מתייחס למתח הפנימי שנוצר במבנים מרותכים עקב עיוות תרמי מוגבל במהלך תהליך הריתוך. במיוחד, במהלך ההיתוך, ההתמצקות וההתכווצות של מתכת הריתוך, נוצר מתח תרמי משמעותי עקב האילוצים, מה שהופך אותה למרכיב העיקרי של המתח השיורי. לעומת זאת, המתח הפנימי הנובע משינויים במבנה המטאלוגרפי במהלך תהליך הקירור הוא מרכיב משני של מתח שיורי. ככל שקשיחות המבנה גדולה יותר וככל שמידת האילוץ גבוהה יותר, כך המתח השיורי גדול יותר, וכתוצאה מכך, השפעתו משמעותית יותר על כושר נשיאת העומס המבני. מאמר זה דן בעיקר בהשפעה של מתח שיורי ריתוך על מבנים.

השפעת מתח שארית ריתוך על מבנים או רכיבים

מתח שיורי ריתוך הוא הלחץ הראשוני הקיים על חתך הרוחב של רכיב עוד לפני שהוא נושא עומס חיצוני כלשהו. במהלך חיי השירות של הרכיב, מתחים שיוריים אלו משתלבים עם מתחי העבודה הנגרמים מעומסים חיצוניים, מה שמוביל לעיוות משני ולחלוקה מחדש של מתח שיורי. זה לא רק מפחית את הקשיחות והיציבות של המבנה אלא גם, תחת ההשפעות המשולבות של טמפרטורה וסביבה, משפיע באופן משמעותי על חוזק העייפות של המבנה, עמידות לשבר פריך, עמידות בפני פיצוח קורוזיה במתח ופיצוח זחילה בטמפרטורה גבוהה.

השפעה על קשיחות מבנית

כאשר הלחץ המשולב של עומסים חיצוניים ומתח שיורי באזור מסוים במבנה יגיע לנקודת תנובה, החומר באותו אזור יעבור דפורמציה פלסטית מקומית ויאבד את יכולתו לשאת עומסים נוספים, מה שיגרום להפחתה בחתך האפקטיבי. השטח, וכתוצאה מכך, קשיחות המבנה. לדוגמה, במבנים עם ריתוכים אורכיים ורוחביים (כגון ריתוך לוחות הצלעות על קורות I), או כאלה שעברו יישור להבה, עלול להיווצר מתח מתיחה שיורי משמעותי בחתכים גדולים יותר. למרות שטווח ההתפלגות של הלחצים הללו לאורך הרכיב עשוי להיות לא נרחב, השפעתם על הנוקשות עדיין יכולה להיות משמעותית. במיוחד עבור קורות מרותכות הנתונות ליישור להבה נרחב, תיתכן ירידה ניכרת בקשיחות בזמן העמסה והפחתת החזרה במהלך הפריקה, מה שלא ניתן להתעלם מהם עבור מבנים עם דרישות גבוהות לדיוק ויציבות מימדים.

השפעה על חוזק עומס סטטי

עבור חומרים שבירים, שאינם יכולים לעבור דפורמציה פלסטית, הלחץ בתוך הרכיב אינו יכול להתפזר באופן שווה ככל שהכוח החיצוני גדל. שיאי המתח ימשיכו לעלות עד שיגיעו לגבול התפוקה של החומר, מה שיגרום לכשל מקומי ובסופו של דבר יוביל לשבר של הרכיב כולו. נוכחות של מתח שיורי בחומרים שבירים מפחיתה את יכולת נשיאת העומס שלהם, מה שמוביל לשברים. עבור חומרים רקיעים, קיומו של מתח שיורי מתיחה תלת-צירי בסביבות בטמפרטורות נמוכות יכול לעכב את התרחשות של דפורמציה פלסטית, ובכך להפחית משמעותית את יכולת נשיאת העומס של הרכיב.

לסיכום, למתח שיורי ריתוך יש השפעה משמעותית על הביצועים של מבנים. עיצוב סביר ובקרת תהליכים יכולים להפחית מתח שיורי, ובכך לשפר את האמינות והעמידות של מבנים מרותכים.