تنش زدایی ارتعاشی معادل Vibratory Stress Relief (VSR) می باشد، برای معرفی این موضوع لازم است ابتدا مقدماتی بیان شود تا بتوان مفهوم و جایگاه تنش زدایی ارتعاشی را درک کرد.
تنش پسماند (residual stress) تنشی است که قطعه در حالت بدون بار خارجی، در خود دارد که معمولاً در فرایند ساخت به وجود میآید. تغییرات حرارتی و بارگذاریهای زیاد در حین جوشکاری، ریختهگری، فورج، ماشینکاری و دیگر روشهای ساخت، منجر به ایجاد تنش پسماند میشود. در شکل زیر تنش پسماند در یک جسم شفاف مصور شده است.
در همه روشهای ذکرشده، تنش زدایی به وسیله اعمال تغییرشکل میکروپلاستیک انجام میشود. در روش تنش زدایی حرارتی، به علت افزایش دما در قطعه، سطح منحنی تنش-کرنش کاهش مییابد و تنش پسماند موجود در قطعه باعث ایجاد تغییر مکانهای میکروپلاستیک میشود. در روش تنش زدایی ارتعاشی، به وسیله لرزاننده یا ویبراتور، تنش مکانیکی به قطعه وارد میشود و جمعشدن آن با تنش پسماند باعث تغییرشکلهای میکروپلاستیک شده و قطعه تنش زدایی میشود. بنابراین، در تنش زدایی حرارتی، سطح نمودار تنش-کرنش پایین میآید و در تنش زدایی ارتعاشی، سطح تنش افزایش مییابد. در شکل زیر یک اسکید در حال تنش گیری ارتعاشی دیده می شود.
میزان تنش، با دامنه ارتعاش، متناسب است. با تحریک در فرکانسهای طبیعی قطعه، میتوان با کمترین مصرف انرژی، بیشترین دامنه ارتعاش را تأمین کرد. بنابراین، معمولاً، فرکانس ارتعاش لرزاننده، نزدیک به تشدید، انتخاب میشود.
روش تنش زدایی ارتعاشی، در دهه ۵۰ میلادی، در آمریکا ابداع شد و به علت محاسن آن، به اروپا و آسیا گسترش یافت. برای نمونه، یکی از مراکز تنش زدایی در آمریکا تعداد زیادی دستگاه تنش زدایی ارتعاشی در اختیار دارد. کشور چین نیز در این زمینه پژوهشهای زیادی کرده و این روش در این کشور رایج است. در شکل زیر بلوک سیلندر لوکوموتیو قطار در حال تنش زدایی دیده می شود.
در این روش، تغییرات نامطلوب روی لایههای بیرونی قطعات از قبیل اکسیدشدگی، اتفاق نمیافتد.
قطعاتی که با روش ریختهگری تولید شده باشد و سرعت سرد شدن آنها زیاد باشد، به دلیل به وجود آمدن ساختاری شکننده در قسمتهای سطحی آن و همچنین تشکیل دانهبندی های تیز در آنها، حتماً باید به روش حرارتی آنیل شود تا ضمن رهایی از تنشهای پسماند ساختار آنها نیز بهبود یابد. اگر چنین قطعاتی با استفاده از تجهیزات تنش زدایی ارتعاشی به ارتعاش درآید، ممکن است سطح بسیار ناچیزی از تنشهای پسماند موجود در آنها آزاد شود، اما خطر ایجاد یا رشد ترک هم وجود دارد. به علاوه، ساختار متالورژیکی آنها نیز بهبود نمی یابد.
همچنین این روش برای قطعات اكسترود شده و یا قطعاتی كه تحت كار سرد شدید قرار گرفتهاند، پیشنهاد نمی شود.
طبق آزمایشها و اندازه گیری های متعددی که در این زمینه انجام شده است، روش تنش زدایی ارتعاشی در حدود 30 الی 50 درصد در کاهش تنشهای پسماند موثر است. البته بسته به جنس، هندسه، و مدت زمانی که از اتمام عملیات جوشکاری گذشته است، این عدد متفاوت است و ممکن است کمتر یا بیشتر باشد. اما باید توجه داشت که این روش در ایجاد پایداری ابعادی در قطعات و جلوگیری از اعوجاج بعد از جوشکاری و ماشینکاری حتی از رقیب خود یعنی روش حرارتی بهتر عمل می کند.
جهت انجام عملیات تنش زدایی ارتعاشی از یک نرم افزار به نام Vsrium استفاده می شود که در شرکت دانش بنیان فناوری ارتعاشات مدرس توسعه یافته است. در شکل زیر نمونه ای از گرافهای خروجی این نرم افزار که نشان دهنده موفقیت عملیات تنش زدایی می باشد، دیده می شود.
جهت کسب اطلاعات بیشتر می توانید به سایت تخصصی VSR.ir مراجعه فرمایید.
