M.Sc. Klodian Gumeni - Fakulteti Inxhinierise Mekanike
M.Sc. Klodian Gumeni - Fakulteti Inxhinierise Mekanike
M.Sc. Klodian Gumeni - Fakulteti Inxhinierise Mekanike
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
REPUBLIKA E SHQIPERISE<br />
UNIVERSITETI POLITEKNIK I TIRANËS<br />
FAKULTETI I INXHINJERISE MEKANIKE<br />
Departamenti i Prodhimit dhe Menaxhimit<br />
Tema: “Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e<br />
saldimit”<br />
DISERTACION<br />
Për gradën: Doktor<br />
DISERTANT:<br />
Msc. Ing. <strong>Klodian</strong> GUMENI<br />
UDHËHEQËS:<br />
Akademik. Jorgaq KAÇANI<br />
Mbrohet me dt. 28.12.2012 para Jurisë:<br />
1. Prof.Dr.Vladimir Nika Kryetar<br />
2. Prof.Dr.Vladimir Kasemi Anëtar (Oponent)<br />
3. Dr.Odhisea Koça Anëtar (Oponent)<br />
4. Dr.Jordan Misja Anëtar<br />
5. Dr.Fatos Miraçi Anëtar<br />
Tiranë, 2012<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 1
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
PËRMBAJTJA E LËNDËS<br />
FAQE<br />
Përmbledhje…………………………………………………… 5<br />
KAPITULLI I<br />
1. FENOMENET TERMIKE NE SALDIM<br />
1.1 Termofizika dhe termodinamika e metaleve ……………………………… 6<br />
1.1.1 Llojet e transmetimit të nxehtësise………………………………………………. 6<br />
1.1.2 Koeficientët e bymimit termik……………………………………………………. 7<br />
1.1.3 Ndikimimi i temperaturës në karakteristikat mekanike të metaleve……………… …. 7<br />
1.2 Analiza dhe vlerësimi termik i procedurave të saldimit ………………………… 8<br />
1.2.1 Konsiderata të përgjithshme ………………………………………………………… 8<br />
1.2.2 Solidi termik …………………………………………………………………………. 10<br />
1.2.3 Ciklet termike ……………………………………………………………………….. 12<br />
1.3 Mënyrat e llogaritjes së shpejtësisë së ftohjes …………………………………. 15<br />
1.4 Metodat e matjes së temperatures, të përdorura në këtë studim ………………… 21<br />
1.4.1 Të pergjithshme ……………………………………………………………………… 21<br />
1.4.2 Matja e cikleve termikë ……………………………………………………………… 22<br />
KAPITULLI II<br />
2. ORIGJINA E TËRHEQJES SË COPAVE NË SALDIM<br />
2.1 Të përgjithshme ………………………………………………………………………… 23<br />
2.1.1 Ngrohja uniforme e penguar …………………………………………………………… 23<br />
2.1.2 Ngrohja jouniforme ……………………………………………………………………. 25<br />
2.2 Tërheqja transversale ……………………………………………………………… 27<br />
2.2.1 Nyjet kokë më kokë …………………………………………………………………… 27<br />
2.2.2 Nyjet T ………………………………………………………………………………….. 30<br />
2.3 Tërheqja gjatësore …………………………………………………………… 36<br />
KAPITULLI III<br />
3. ORIGJINA E SFORCIMEVE TË BRËNDSHME NË SALDIM …………… 39<br />
3.1 Të përgjithshme ………………………………………………………………... 39<br />
3.2 Sforcimet transversale e gjatësore në nyjet kokë më kokë …………………. 40<br />
3.3 Shpërndarja e sforcimeve të brëndshme në drejtim të trashësisë………….. 43<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 2
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
3.4 Studimi i sforcimeve të brendshme në drejtim të trashësisë me FEM………….. 45<br />
3.4.1 Përshkrimi i modelit me elementë të fundëm ………………………………… 45<br />
3.4.2 Aplikimi i modelit .......................................................................................... 45<br />
3.5 Raste tipike të shpërndarjes së sforcimeve …………………………………… 47<br />
3.5.1 Saldimi perimetral i objekteve nëpër fletë ……………………………………… 47<br />
3.5.2 Trarët e salduar ………………………………………………………………… 48<br />
3.5.3 Nyje perimetrale ndërmjet tubash ……………………………………………. 49<br />
KAPITULLI IV<br />
4. PASOJAT E TËRHEQJES DHE SFORCIMEVE TË BRËNDSHME<br />
4.1 Sjellja e nyjeve të ngarkuara gjatë shërbimit ………………………………………… 52<br />
4.1.1 Ngarkesa në tërheqje ………………………………………………………………… ….. 52<br />
4.1.2 Ngarkesa në shtypje ………………………………………………………………… 54<br />
4.2 Identifikimi i difekteve në strukturat metalike për shkak të sforcimeve të mbetura në procesin e<br />
saldimit dhe riparimi i tyre<br />
4.2.1 Të përgjithshme ........................................................................................................ 57<br />
4.2.2 Detektimi i çarjeve dhe aksionet korrigjuese për eliminimin e tyre .......................... 57<br />
4.2.3 Modelimi i kollonës dhe llogaritja e gjendjes së sforcuar me (FEM)………… 59<br />
4.2.4 Verifikimi i vetive fizike-mekanike të materialit të kollonës me teste shkatërruese.. 63<br />
4.2.5 Zgjidhja konstrultive e riparimit të kollonave .................................................... 70<br />
4.2.6 Kontrolli i lidhjeve me bulona ..................................................................................... 72<br />
4.2.7 Analiza e problemit dhe konkluzione .................................................................... 73<br />
4.3 Raste të rrezikshme për praninë e sforcimeve mbetëse …………………………… 74<br />
4.3.1 Shërbim në temperaturë të ulët …………………………………………………… 74<br />
4.3.2 Përpunime mekanike me heqje ashkle ………………………………………… 75<br />
4.3.3 Tensokorrozioni , brishtëzimi nga hidrogjeni …………………………………… 75<br />
4.3.4 Lodhja …………………………………………………………………………… 76<br />
4.4 Masat paraprake dhe mjetet kundër efektit të tërheqjes dhe sforcimeve mbetëse … 76<br />
4.4.1 Masat paraprake para saldimit ……………………………………………………… 76<br />
4.4.1.1 Deformimi parandalues ………………………………………………………… 77<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 3
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
4.4.1.2 Krijimi i një zone elastike ………………………………………………………… 79<br />
4.4.1.3 Vendosja opportune e tegelit të saldimit ……………………………………… 81<br />
4.4.1.4 Konstruksione me panele të parafabrikuara ………………………………… 81<br />
4.4.2 Masat ekzekutive gjatë kryerjes së saldimit ………………………………… 82<br />
4.4.2.1 Zgjedhja e procedurave të saldimit dhe mënyrave operative ……………… 82<br />
4.4.2.2 Kushtet e lidhjeve dhe radha e ekzekutimit të saldimeve …………………… 83<br />
4.4.3 Ndërhyrjet pas saldimit …………………………………………………………… 87<br />
4.4.3.1 Ngrohje të tërheqjes ……………………………………………………………… 87<br />
4.4.3.2 Trajtimi i çtensionimeve në furrë ……………………………………………… 88<br />
4.4.3.3 Trajtimi termik i lokalizuar ………………………………………………………… 89<br />
4.4.3.4 Trajtimi i tërheqjes me flakë …………………………………………………… 90<br />
4.4.3.5 Rrahja me çekan ………………………………………………………………… 91<br />
KAPITULLI V<br />
5. METODAT E MATJES SË SFORCIMEVE TË BRËNDSHME<br />
5.1 Të përgjithshme ………………………………………………………………………… 93<br />
5.2 Metodat e matjes të gjendjeve të sforcuara njëaksiale ose dyaksiale për shpërbërje .. 94<br />
5.3 Metodat e matjes të gjendjes së sforcuar treaksiale për shpërbërje ……………… 95<br />
5.4 Metoda me hapje vrimash (metoda bazë) ………………………………………… 96<br />
5.5 Disa metoda të tjera për matje ……………………………………………………… 98<br />
5.5.1 Metoda me hapje të vrimave qorre ………………………………………………… 98<br />
5.5.2 Metoda me heqje të trupave rrethor ……………………………………………… 98<br />
5.5.3 Matja e sforcimeve të mbetura me difraksion të rrezeve X ……………………… 99<br />
5.5.4 Matja e sforcimeve mbetëse me difraksion neutronesh …………………………… 100<br />
5.5.5 Matja e sforcimeve mbetëse me metoda akustike ………………………………… 101<br />
5.5.6 Matja e sforcimeve mbetëse me metoda magnetike ………………………………… 101<br />
ANALIZA E REZULTATEVE TË MARRA DHE PËRFUNDIME ………………… 102<br />
REFERENCAT ………………………………………………………………………… 106<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 4
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Përmbledhje<br />
Saldimi po zë një peshë gjithmonë e më të madhe në industrinë mekanike mbarëbotërore dhe<br />
gjithashtu edhe në vendin tonë në mënyrë të veçantë në prodhimin e konstruksioneve metalike dhe në<br />
industrinë energjetike.<br />
Efeketet jometalurgjike (deformime dhe sforcime) të prodhuara nga kryerja e saldimit, janë analizuar<br />
dhe karakterizuar gjithmonë si duke u bazuar në provat eksperimentale ashtu edhe me ndihmën e<br />
modeleve matematike.<br />
Aktualisht është e rëndësishme të njohim dukuritë që shpjegojnë prejardhjen e tyre, të cilat më pas na<br />
lejojnë të ndjekim më mirë procesin e saldimit.<br />
Në këtë studim është kërkuar që të jepet një analizë e qartë e faktorëve kryesorë të përfshirë në<br />
procesin e saldimit, të cilët ndikojnë në lindjen e sforcimeve të brëndshme si edhe të jepen<br />
rekomandime për zgjidhjet e mundshme më optimale të kryerjes së procesit të saldimit.<br />
Gjithashtu këtu do të trajtohet analiza termike e proceseve të saldimit, prejardhja e deformimeve të<br />
saldimit, ndarja e deformimeve në kategori dhe studimin e tyre në veçanti, prejardhja e sforcimeve të<br />
mbetura në saldim, ndarja e sforcimeve në kategori dhe studimin e tyre në veçanti.<br />
Do të studiohen rastet e ngarkimit të nyjeve të salduara me forca të jashtme në praninë e sforcimeve<br />
të brëndshme si edhe raste të rrezikshmerisë së shërbimit të nyjeve të salduara në praninë e<br />
sforcimeve të brëndshme.<br />
Do të rekomandohen masa dhe mjete që përdoren kundër efektit të tërheqjes dhe sforcimeve të<br />
brëndshme. Këto masa do ti klasifikojmë në tre grupe: para kryerjes së saldimit, gjatë kryerjes së<br />
saldimit dhe pas kryerjes së saldimit.<br />
Do të jepet një përshkrim teorik i metodave të matjes së temperaturës duke u fokusuar ne matjen me<br />
termoçifte, e cila është përdorur në këtë studim, gjithashtu do të përshkruhen metodat që përdoren për<br />
matjen e sforcimeve të brëndshme, duke u fokusuar ne metodat e matjes me ekstensometër për<br />
shpërbërje dhe me hapje vrimash, të përdorura në këtë studim.<br />
Në funksion të matricës teorike të ndërtuar në të cilin jepet varësia e gjendjes së deformuar dhe të<br />
sforcuar pas saldimit nga: metodat e saldimit, parametrat e saldimit, gjeometria e copave që do të<br />
saldohen dhe trashësia e tyre, mënyra e përgatitjes buzëve për saldim, lidhjet e jashtme, temperatura e<br />
parangrohjes etj, janë kryer edhe eksperimente të shumta për verifikimin e këtyre të dhënave.<br />
Duke qenë se gjendja e deformuar dhe e sforcuar e instaluar në nyje pas saldimit është funksion i<br />
shumë variablave, atëhere është vendosur që nyja e salduar e përdorur për eksperimente të jetë ajo<br />
kokë më kokë, pasi ka gjeometri më të thjeshtë dhe aksesibilitet më të mirë përsa i përket montimit të<br />
instrumentave matës. Metoda e saldimit e përdorur ka qenë kryesisht ajo me elektrodë të veshur, por<br />
gjthashtu në ndonjë rast eksperimente janë bërë edhe me metoda të tjera siç janë: me flakë<br />
oksiacetileni, TIG dhe me hark të zhytur.Materiali i përdorur për eksperimente ka qenë kryesisht çelik<br />
për konstruksione S275JR, por në ndonjë rast edhe çeliqe të lidhura. Në përgjithsi edhe përfundimet e<br />
nxjerra vlejnë për çeliqet me pak karbon, por që mund të shtrihen me një përafrim të kënaqshëm edhe<br />
për çeliqet pak të lidhur.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 5
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Kryesisht eksperimentet janë fokusuar në mbledhjen e të dhënave për varësinë e tërheqjes dhe<br />
sforcimeve të brëndshme nga:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Lloji i saldimit<br />
Trashësia e copave dhe gjeometria e tyre<br />
Madhësia e seksionit të tegelit të saldimit<br />
Ndikimi i lidhjeve të jashtme gjatë saldimit<br />
Mënyra e përgatitjes së buzëve për saldim.<br />
Gjithashtu është ndërtuar një model i thjeshtë me FEM me programin Comsol Finit Element, për të<br />
gjetur variacionin e sforcimeve të brëndshme sipas trashesisë së nyjes, pas saldimit por edhe në faza të<br />
ndërmjetme të tij. Ai përfaqson nyjen e bashkimit ndërmjet pjesës cilindrike e sferike të një<br />
rezervuari. Rezultatet e marra janë krahasuar me të dhënat eksperimentale.Kemi gjetur që ka një<br />
përputhje të mirë ndërmjet modelit të ndërtuar dhe të dhënave eksperimentale.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 6
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
KAPITULLI I<br />
1. FENOMENET TERMIKE NE SALDIM<br />
1.1 Termofizika dhe termodinamika e metaleve<br />
Me qëllim që të mund të studiojmë në mënyrë efiçente dhe të shpejtë fenomenet termike në saldim do<br />
të japim këtu më poshtë në mënyrë të përmbledhur disa nocione të termodinamikës dhe termofizikës<br />
së metalit.<br />
Llojet e transmetimit të nxehtësisë<br />
Dihet që nxehtësia mund të transmetohet nga një zonë në një zonë tjetër të të njëjtit trup ose nga një<br />
trup në një tjetër në tre menyra: me përcjellshmëri termike, konveksion dhe me rrezatim.<br />
Përcjellshmëria është përhapja e nxehtësisë nga një zonë në një tjetër e të njëjtit trup ose ndërmjet<br />
trupave në kontakt, nëpërmjet lëvizjeve të brendshme të atomeve e molekulave, pa lëvizje të dukshme<br />
të materies.<br />
Sipas hipotezës së Fourier, sasia elementare e nxehtësisë “dq”që kalon pingul në siperfaqen<br />
izotermike elementare “dS” , në kohën elementare “dt”, nëse gradienti i temperaturës në drejtim të<br />
fluksit termik është dθ/dn ( n= koordinata në hapsirën pingul me dS), në vlerë absolute jepet:<br />
dq K * dS * d<br />
/ dn * dt<br />
ku K është përcjellshmëria termike e lëndës në të cilën po transmetohet nxehtësia. Ajo matet në<br />
J/m˚C s, edhe pse varion pak me temperaturën ( në përgjithsi për metalet zvogëlohet, përveç se për<br />
aluminin), pranohet për çdo lëndë me përafërsi të mjaftueshme si konstante, duke marrë vlerën<br />
mesatare.<br />
Konveksioni është një përhapje e nxehtësisë nga një zonë e një fluidi në tjetrën me transportim<br />
materie, dmth për efekt të lëvizjeve relative të zonave të ndryshme. Këto lëvizje mund të vijnë për<br />
tendencë natyrale drejt një gendje ekuilibri të zonave të fluidit me temperaturë të ndryshme e si pasojë<br />
edhe me densitet të ndryshëm, duke patur kështu konveksion të lirë, ose si pasojë e diferencës së<br />
presionit e provokuar artificialisht duke patur kështu konveksion të detyruar.<br />
Rrezatimi është një fenomen i emetimit të energjisë nën formën e rrezatimit elektromagnetik, në sasi<br />
që varet kryesisht nga lloji dhe temperatura e trupit që emeton.<br />
Çdo shkëmbim nxehtësie ndodh gjithmonë në mënyrë të tillë që tenton të ngrejë temperaturën e trupit<br />
më të ftohtë duke ulur temperaturën e trupit më të nxehtë, ose në të njëjtin trup, të zonës më të ftohtë<br />
për llogari të asaj më të nxehtë. Variacioni i temperaturës si pasojë e thithjes ose leshimit të nxehtësisë<br />
varet nga karakteristikat termike të materialit.<br />
Sasia e nxehtësisë e nevojshme për ngritjen me 1 ˚C të temperaturës së njësisë së masës (kg) të një<br />
lënde të caktuar quhet nxehtësi specifike e kësaj lënde.<br />
Prodhimi i masës së një trupi me nxehtësinë e tij specifike quhet kapacitet termik i trupit, e cila<br />
shpreh sasinë totale të nxehtësisë (në J) të thithur nga trupi për ngritjen e temperaturës me 1˚C.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 7
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Në saldim përcjellshmëria dhe kapaciteti termik i copave që do të bashkohen janë dy karakteristika<br />
shumë të rëndësishme, prej të cilave për kushte ekzekutive të njëjta, zgjidhet burimi termik që do të<br />
përdoret dhe në disa raste të veçanta zgjidhet edhe procedura e saldimit. Gjithashtu kanë ndikim<br />
përcaktues në shpejtësinë e ftohjes e si pasojë në të gjitha fenomenet metalurgjike e mekanike që<br />
rrjedhin prej saj.<br />
1.1.2 Koeficientët e bymimit termik<br />
Rritja e temperaturës së trupit shoqërohet nga një rritje e përmasave të tij. Quhet koeficient i bymimit<br />
linear (ε) i një trupi të ngurtë ndryshimi që ka njësia e gjatësisë kur temperatura e tij rritet 1˚C dhe<br />
trupi është i lirë të bymehet.<br />
Në mënyrë të ngjashme përcaktohen koeficienti i bymimit sipërfaqsor σ dhe ai i bymimit vëllimor α.<br />
/ 2 / 3<br />
Koeficientët e bymimit linear për çdo material varen nga temperatura, për çelikun mund të japim<br />
varësinë e mëposhtme:<br />
(11 0.008<br />
) *10<br />
6<br />
Në të kundërt për çdo zvogëlim temperature ka një tkurrje, koeficientët e dhënë më sipër janë të<br />
vlefshëm, vetëm se me shenjë tjetër. Kalimi nga gjendja e ngurtë në të lëngët ose e anasjellta<br />
shoqërohet nga një bymim ose respektivisht tkurrje. Quhet “tërheqje”variacioni linear në përqindje<br />
që një metal pëson gjatë kalimit nga gjendja e shkrirë deri në gjendjen në temperaturë të zakonshme.<br />
Kjo tërheqje është shuma e tkurrjeve të provokuara nga ndryshimi i gjendjes dhe ftohja. Në rastin e<br />
çelikut tërheqja është rreth 1.5%.<br />
1.1.3 Ndikimimi i temperaturës në karakteristikat mekanike të metaleve.<br />
Karakteristikat mekanike të metalit ndryshojnë në funksion të temperaturës, si në varësinë e shfaqjes<br />
së disa fazave të qëndrueshme në intervale të përcaktuara të temperaturës, si për efekt të ndryshimit<br />
të gjendjes energjetike, tregues i së cilës është temperatura.<br />
Le të marrim në konsideratë çelikun e butë me karbon në temperatura të larta. Sic e tregon edhe<br />
diagrama në fig 1.1, në të cilën jepen karakteristikat mekanike në funksion të temperaturës, kufiri i<br />
soliditetit në tërheqje dhe kufiri i rrjedhshmërisë rriten lehtësisht deri në temperaturën 200˚-250˚, për<br />
tu zvogëluar pastaj në mënyrë të shpejtë deri në temperaturën 600˚, përtej kësaj temperature këto<br />
parametra kanë vlera aq të vogla saqë çeliku ka rezistencë minimale karshi forcave të jashtme që<br />
tentojnë ta deformojnë [1],[2]. Deformimet plastike janë më të lehta sa më e lartë të jetë temperatura.<br />
Dimë gjithashtu se një mundësi tjetër për deformim plastik në të nxehtë është rrëshqitja viskoze, që<br />
verifikohet nëse aplikojmë një ngarkesë për një kohë të gjatë.<br />
Në rastin e saldimit ka rëndësi sidomos fenomeni i parë, sepse qëndrimi në temperaturë të lartë i<br />
materialit është në një kohë të shkurtër për manifestimin e rrëshqitjes, ndërsa zvogëlimi i kufirit të<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 8
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
rrjedhshmërisë në vlera shumë të vogla për temperatura superiore nga 600˚ ka një rol të rëndësisë së<br />
veçantë në fenomenin e tërheqjes.<br />
Figura 1.1 Ndryshimi i karakteristikave mekanike në tërheqje të një çeliku konstruksionesh në<br />
lidhje me temperature<br />
1.2 Analiza dhe vlerësimi termik i procedurave të saldimit<br />
1.2.1 Konsiderata të përgjithshme<br />
Në saldim futja e nxehtësisë arrihet nëpërmjet një burimi termik në formë pike o gjithsesi shumë i<br />
koncentruar në krahasim me copat që do të saldohen dhe për këtë arsye rezulton një ngrohje<br />
jouniforme e cila është karakteristika termike kryesore e proçesit të saldimit.<br />
Nxehtësia që i jepet lokalisht copave ( psh me rrezatim dhe konveksion në rastin e procedurave me<br />
hark elektrik dhe me oksiacetilen, dhe me përcjellshmëri dhe konveksion në rastin e procedurës me<br />
elektroskorje) duhet të jetë e mjaftueshme për të ngritur temperaturën e një sasie të vogël të metalit<br />
bazë duke e shpënë deri në pikën e shkrirjes ( ose të farkëtimit në rastin e saldimit me presion), duke<br />
kompesuar humbjet e mëdha të nxehtësisë kryesisht me përcjellshmëri në drejtim të copave të ftohta<br />
të saldimit.<br />
Gjatë kohës së futjes së nxehtësisë, burimi i nxehtësisë mund të jetë fiks, si në rastin e saldimit me<br />
rezistencë ose të saldimit pikësor ose të levizë përgjatë nyjes si në rastin e saldimit me flakë<br />
oksiacetileni ose hark elektrik.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 9
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Në rastin e parë shpërndarja termike varet vetëm nga gjendja paraekzistuese e lamierave, që mund<br />
edhe të mos jetë uniforme për shkak të aksioneve lokale termike të prodhuara rretheqark pikave të<br />
saldimit (psh nga saldime të mëparshme) ose edhe si pasojë e asimetrisë së kapacitetit termik të masës<br />
metalike.<br />
Në përgjithsi shpërndarja shumë pranë pikës së saldimit është simetrike dhe e prodhuar nga përhapja e<br />
nxehtësisë rreth vetë pikës dhe varet kryesisht nga parametrat e saldimit [3].<br />
Në rastin e dytë, lëvizja e burimit të nxehtësisë shpie në stabilizimin e një regjimi termik që lëviz<br />
zakonisht bashkë me burimin duke provokuar kështu në çdo pikë një variacion të temperaturës në<br />
lidhje me kohën.Kjo e fundit pas stabilizimit të kushteve të regjimit përsëritet në mënyrë identike për<br />
pikat me distancë të njëjtë nga aksi i tegelit të saldimit, të paktën në afërsi të tegelit të saldimit, duke<br />
supozuar konstant seksionin tërthor të copës përgjatë nyjes së salduar [3].<br />
Natyrisht variacionet e temperaturës që verifikohen në një pikë të caktuar të copës së salduar mund të<br />
variojnë në funksion të faktorëve të shumtë.<br />
Copat që do të saldohen marrin pjesë me karakteristikat e tyre fizike, siç janë; përcjellshmëria,<br />
nxehtësia specifike, temperatura dhe gjendja termike fillestare e tyre dhe e të gjithë elementëvë në<br />
kontakt metalik me zonën e saldimit. Kanë gjithashtu rëndësi edhe faktorët gjeometrikë të vetë<br />
copave, ndër të cilat kryesori është spesori (dhe në kufij të caktuar edhe përmasat e tjera) si edhe<br />
forma e nyjes e pozicioni i saj në hapsirë.<br />
Mënyra e saldimit merr pjesë në mënyrë mbizotëruese me karakteristikat e saj ekzekutive: lloji i<br />
procesit të saldimit, mënyra e ekzekutimit, volumi i banjos së shkrirë, regjimi i punës ( nxehtësia<br />
specifike e futur për njësi të gjatësisë së nyjes, shpejtësia, tensioni dhe rryma e harkut ose fuqia e<br />
flakës).<br />
Analiza termike e procedurave të ndryshme të saldimit rezulton kështu shumë komplekse, por është e<br />
domosdoshme të njohim kushtet termike në afërsi të nyjes së salduar me qëllim që të kontrollojmë<br />
fenomenet metalurgjike gjatë saldimit.<br />
Me interes të vecantë është përcaktimi i temperaturës më të lartë në zonën termikisht të ndryshuar,<br />
shpejtësinë e ftohjes në zonën e shkrirë dhe atë termikisht të ndryshuar si edhe shpejtesinë e<br />
ngurtësimit të materialit bazë.<br />
Një zgjidhje është e mundur vetëm duke marrë në konsideratë hipoteza thjeshtimi që rrjedhin nga<br />
vëzhgimet teoriko – eksperimetale dhe metodat teorike komplekse.<br />
Megjithse vështirësitë e matjes janë të mëdha dhe rastet janë tepër të ndryshme nga një realizim në një<br />
tjetër, kjo zgjidhje na lejon që të kemi tregues shume të dobishëm si për deformimin dhe sforcimet e<br />
brëndshme si pasojë e gradientëve termikë të shkaktuar nga procesi i saldimit ashtu edhe për<br />
ndryshimet metalurgjike si pasojë e shpejtësisë së ftohjes së zonave të sjella në temperaturë të lartë.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 10
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
1.2.2 Solidi termik<br />
Problemi i shpërndarjes së temperaturave gjatë saldimit është një rast i vecantë i problemit të<br />
transmetimit të nxehtësisë me përcjellshmëri, që pershkruhet nga ekuacioni diferencial i Fourier.<br />
Në rastin e saldimit me flakë oksiacetilene dhe me hark elektrik mund të pranojmë që burimi i<br />
nxehtësisë leviz në menyrë drejtvizore të njëtrajtshme përgjatë nyjes dhe si pasojë, kur arrihen kushtet<br />
e regjimit pak pas fillimit të saldimit, stabilizohet një shpërndarje e tillë e temperaturave e cila bën që<br />
izotermat të spostohen në mënyrë të ngurtë bashkë me burimin. Kjo do të thotë që për një observator<br />
i cili lëviz bashkë me burimin e nxehtësisë, shpërndarja e temperaturave duket konstante në lidhje me<br />
kohën. Në një moment të caktuar temperatura është maksimale tek burimi i nxehtësisë dhe vjen duke<br />
u zvogëluar sa më shumë i largohet atij.<br />
Mundet kështu të perfytyrojmë një “solid termik”i cili përfaqson shpërndarjen e temperaturës në<br />
hapsirën përreth pikës që korrespondon me burimin e nxehtësisë të konsideruar. Solidi termik<br />
perfaqsohet nga sipërfaqja e përftuar duke vendosur në pingulen e çdo pike të lamierës një segment<br />
proporcional me temperaturën e saj. Forma e këtij solidi termik varet nga kushtet e saldimit dhe nga<br />
karakteristikat fizike të materialit të cilat influencojnë në transmetimin e nxehtësisë së copes [4].<br />
Ne fig 1.2 kemi dhënë një shembull të solidit termik dhe në fig 1.3a dhe 1.3b janë dhënë seksionet e<br />
këtij solidi sipas planeve vertikale (X,Z) dhe (Y,Z) të cilat përfaqsojnë shpërndarjen e temperaturës në<br />
drejtimet X dhe Y, duke na dhënë kështu gradientet termike që ka copa si pasojë e ngrohjes së<br />
lokalizuar nga burimi termik në O.<br />
Fig. 1.2 Paraqitja e solidit termik për modelin e burimit të nxehtësisë dopio-elipsoid<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 11
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 1.3. Kurba izotermike të marra nga prerja e solidit termik me tre planet koordinative<br />
Duke e prerë solidin termik me plane (X Y) paralele me sipërfaqen e lamierës , merren vijat<br />
izotermike të përfaqsuara nga elipse të zgjatur në drejtimin e ekzekutimit të saldimit . Ne fig 1.3c këto<br />
elipse janë treguar të projektuara në planin e lamierës. Aksi minor i secilit prej këtyre elipseve është<br />
më shumë i spostuar pas sa më e vogël të jetë temperatura që ai përfaqson.<br />
Ekstremet e këtyre akseve korrespondojnë me temperaturën maksimale që arrin çdo pikë e planit.<br />
Pikat më të largëta nga aksi i saldimit arrijnë një temperaturë maksimale me vlerë më të vogël dhe<br />
me vonesë më të madhe, sa më e madhe të jetë distanca e tyre nga aksi.<br />
Këto fenomene janë studiuar në mënyrë eksperimentale me lamiera të luçiduara paraprakisht. Në një<br />
regjim termik uniform të stabilizuar, formohen mbi sipërfaqe në korrespondencë me zonën e ngrohur<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 12
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
në anët e tegelit të saldimit, rripa të ngjyrosur paralele me aksin, të cilat konfimojnë konstancën e<br />
regjimit në pikat të cilat kanë të njëjtën distancë nga aksi i tegelit.<br />
Nga sa më sipër solidi termik përfaqson imazhin e momentit të shpërndarjes së temperaturave përreth<br />
burimit të nxehtësisë, i cili përcakton si shkojnë gradientet e temperaturës të lidhura me të dhe siç do<br />
të shohim edhe lindjen e deformimeve dhe sforcimeve për pasojë të ngrohjes lokale.<br />
1.2.3 Ciklet termike<br />
Gjatë procesit të saldimit burimi termik lëviz përgjatë nyjes e bashkë me të edhe solidi termik, si<br />
pasojë për çdo pikë do të kemi një variacion të temperaturës në lidhje me kohën e cila jepet grafikisht<br />
me anë të kurbes të paraqitur në fig 1.4. Kjo kurbë është nxjerrë me anë të matjeve dhe regjistrimit te<br />
temepraturave në lidhje me kohën, në një nyje kokë më kokë me trashësi 14 mm e salduar me hark<br />
elektrik. Materiali çelik për konstruksione dhe distanca e matjes nga aksi i tegelit ishte 12 mm.<br />
Për çdo pikë stabilizohet kështu një cikël termik i cili karakterizohet nga fakti që temperatura<br />
maksimale e arritur është aq më e vogël sa më e madhe të jetë distanca e pikës nga trajektorja e<br />
burimit të nxehtësisë ( ose sa më larg të jetë pika nga tegeli i saldimit- fig 1.5). Këto kurba janë<br />
regjistruar në të njëjtat kushte si më sipër por me instrument matës (termoçifte) të vendosura në<br />
distanca të ndryshme nga aksi i tegelit të saldimit.<br />
Figura 1.4 Cikli termik i procesit të saldimit<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 13
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 1.5 Varësia e ciklit termik të saldimit nga distanca nga aksi i tegelit të saldimit<br />
Prania e cikleve termike në saldim shpie në ndryshime metalurgjike pak a shumë të ndjeshme në<br />
varësi të përbërjes kimike të materialit bazë dhe në veçanti të shpejtësisë së ftohjes së materialit ( që<br />
varet nga pjerrësia e krahut të djathtë të kurbës), e cila përfaqson parametrin më tregues të vetë ciklit<br />
duke karakterizuar të ashtuquajturën “ashpërsi termike” të procesit të saldimit.<br />
Në ashpërsinë termike e cila rritet me shpejtësinë e ftohjes, ndikojnë kryesisht këta faktorë:<br />
- Karakteristikat e procesit të saldimit dhe mënyra e kryerjes, nga të cilat varet nxehtësia specifike që<br />
futet, dmth energjia e futur nga burimi termik për njësinë e gjatësisë së nyjes, e cila llogaritet ( duke<br />
konsideruar zero humbjet në transferimin e nxehtësisë) sipas formulës së mëposhtme:<br />
V * i<br />
Q [J/cm]<br />
v *60<br />
Në të cilën i është intensiteti i rrymës së saldimit në amper, V është tensioni në volt, v shpejtësia e<br />
avancimit në cm/min.<br />
- Trashësia e copave që do të saldohen dhe forma e nyjes, nga të cilat varet absorbimi i nxehtësisë.<br />
- Parangrohja eventuale e copave që do të saldohen ( nga 50˚ deri në 300˚), e cila bëhet në disa raste<br />
tamam për të ulur shpejtësinë e ftohjes.<br />
Ashpërsia e ciklit termik zvogëlohet me rritjen e nxehtësisë specifike të futur dhe temperaturës së<br />
parangrohjes, ndërsa rritet me rritjen e trashësisë së copave [5].<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 14
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Në fig 1.6 është sjellë një shembull ku krahasohen ciklet termike të saldimit me flakë oksiacetileni (a)<br />
dhe me hark elektrik (b). Kurbat e variacionit të temperaturës në funksion të kohës janë ndërtuar nga<br />
matjet e kryera në një nyje kokë më kokë prej materiali çelik për konstruksione me trashësi të fletëve<br />
14 mm.Vihet re se cikli termik i të parit është më i gjerë dhe ka shpejtësi të ngrohjes dhe ftohjes më të<br />
vogla. Kjo varet nga përqëndrimi më i vogël dhe gjerësia më e madhe e burimit të nxehtësisë.<br />
Figura 1.6 Krahasimi ndërmjet cikleve termike të saldimit me procese të ndryshme.<br />
Në përgjithsi nxehtësia termike e futur rritet duke kaluar nga procesi i saldimit me elektrodë të veshur<br />
në atë me fill teli të vazhduar me mbrojtje gazi e akoma më tej në proceset me hark të zhytur ose<br />
elektroskorje.<br />
Është e mundur që të përshkruhen në mënyrë sasiore ciklet termike duke përdorur relacionet<br />
matematike të dhëna nga Rosenthal, të cilat marrin parasysh karakteristikat e materialit dhe<br />
nxehtësinë termike të futur.<br />
Llogaritja e cikleve termike me anë të këtyre relacioneve është shumë komplekse dhe koeficientët<br />
korrektive jo shumë të sigurtë. Për këtë arsye kur duam që të kemi të dhëna të sakta preferohet të<br />
merren për bazë të dhënat eksperimentale, ndërsa të dhëna më të perafërta mund të merren me metoda<br />
grafike. Ndër konkluzionet e nxjerra nga eksperimentet janë me rëndësi ato që i referohen krahasimit<br />
të shpejtësisë së ftohjes në nyje tipike saldimi.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 15
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Në saldimin e nyjeve kokë më kokë të kryer me disa kalime, ku secili prej tyre kryhet në regjim<br />
perfekt identik përsa i takon temperaturës fillestare dhe nxehtësisë së futur për njësi gjatësie,<br />
shpejtësitë e ftohjes në kalimet e fundit janë më të mëdha se tek i pari.<br />
Kjo si pasojë e faktit që në kalimin e parë, në fundin e zmusos, metali mbushës depozitohet në një<br />
sipërfaqe të vogël nëpërmjet së cilës transmetohet nxehtësia në metalin bazë, ndërsa në kalimin e<br />
fundit banjo e metalit vendoset në kalimet e mëparshme dhe si pasojë nxehtësia transmetohet nga një<br />
siperfaqe më e madhe.<br />
Në nyjet T shpejtësia e ftohjes për kalimin e parë është më e lartë se në nyjet kokë më kokë, për të<br />
njëjtën nxehtësi të futur për njësi gjatësie.<br />
Në përgjithsi për çelikun mund të thuhet me një përafërsi të kënaqshme se shpejtësia e ftohjes për<br />
tipet e ndryshme të nyjeve është në funksion të nxehtësisë së dhënë nga banjo e shkrirjes në materialin<br />
perreth brenda një sfere me rreze rreth 75 mm, me qendër në pikën e saldimit të marrë në konsideratë,<br />
të pjestuar me vëllimin e materialit efektivisht brenda kësaj sfere.<br />
Kjo do të thotë me fjalë të tjera, që ndërhyn në mënyrë efiçente në marrjen e nxehtësisë kryesisht<br />
materiali që nuk është më larg se 75 mm nga burimi i nxehtësisë së saldimit.<br />
Me ndryshimin e llojit të çelikut, por duke qëndruar tek çeliqet jo të lidhur, nuk vërehen variacione të<br />
mëdha në shpejtësinë e ftohjes.<br />
Duke kaluar nga çeliqet me karbon në çeliqet shumë të lidhur dhe në metale të tjera, regjimi termik<br />
ndryshon dukshëm, për arsye të diferencave të mëdha të përcjellshmërisë termike dhe nxehtësisë<br />
specifike. Metalet me përcjellshmëri të ulët termike kanë shpejtësi ftohjeje më të vogla.<br />
1.3 Mënyrat e llogaritjes së shpejtësisë së ftohjes<br />
Duke parë rëndësinë e shpejtësisë së ftohjes në lidhje me mikrostrukturën përfundimtare në zonën e<br />
shkrirë dhe atë termikisht të ndryshuar si edhe duke marrë në konsideratë ndikimin e mikrostrukturës<br />
në karakteristikat perfundimtare të nyjes, për materiale të ndryshme me të cilët janë realizuar nyjet e<br />
saldimit, është e rëndësishme të tregojmë cilët janë instrumentat për vlerësimin e shpejtësisë së ftohjes<br />
nëpërmjet metodave llogaritëse.<br />
Në rastet e çeliqeve jo të lidhur dhe pak të lidhur, një parametër përfaqsues i shpejtësisë së ftohjes<br />
është t 8/5 , i përcaktuar si koha e nevojshme për të kaluar, në një pikë të caktuar, gjatë ftohjes,<br />
intervalin e temperaturave nga 800˚ ne 500˚ C. Kuptohet që ky parametër është i rëndësishëm për<br />
çeliqet për konstruksione të cilat pësojnë në këtë interval temperaturash modifikime mikrostrukturale<br />
të rëndësishme.<br />
Për të kuptuar relacionet matematike që shpien në vlerësimin e këtij parametri, duhet në radhë të parë<br />
të bëjmë një dallim ndërmjet nyjeve me përcjellshmëri të nxehtësisë dydimensionale ose<br />
tredimensionale. Mund të konsiderojmë tek të parat nyjet kokë më kokë me trashesi të vogël ose<br />
mesatare dhe në përgjithsi të gjitha gjeometritë e nyjeve në të cilat mund të identifikojme dy flukse të<br />
mundshme termike. Në rastin e dytë futen nyjet kokë më kokë me trashësi të madhe, nyjet T dhe X<br />
në të cilat është e mundur të gjejmë një fluks të tretë termik për transmetimin e nxehtësisë [6].<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 16
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Në të kundërt nga sa duket nga një analizë sipërfaqsore, në rastin e fluksit termik tredimensional (le të<br />
mendojmë kalimet e fundit në një nyje kokë më kokë) trashësia nuk luan rol të rëndësishëm në<br />
shpejtësinë e ftohjes, në dallim me atë që ndodh në rastin e trashesisë së vogël ose mesatare, fenomen<br />
i cili përshkruhet plotësisht me ligjin Fourier:<br />
t<br />
8/ 5<br />
Q 1 1<br />
<br />
<br />
2<br />
500 T0<br />
800 T<br />
0<br />
<br />
<br />
<br />
Ku:<br />
- Q është nxehtësia termike specifike e futur [kJ/mm]<br />
- T 0 është temperature e parangrohjes<br />
Në rastin e çeliqeve jo të lidhur ose pak të lidhur, shprehja e mësipërme mund të shprehet nëpërmjet<br />
faktorëvë të formës F të dhenë në tabelën 1.3, të përdorur edhe në rastin e fluksit së nxehtësisë<br />
dypërmasor, për të cilin do të flasim më poshtë.<br />
Tabela 1.3 Përcaktimi i faktorit të forms (UNI EN 1011-2)<br />
Për nyjet me transmetim tredimensional të nxehtësisë kemi relacione të pavarura nga trashësia, siç<br />
jepet këtu më poshtë:<br />
t<br />
(<br />
<br />
<br />
1 1 <br />
F<br />
<br />
<br />
8 / 5<br />
6700 5T0<br />
) * Q *<br />
<br />
*<br />
500 T0<br />
800 T <br />
0<br />
3<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 17
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Ndërsa në rastin e transmetimit dydimensional të fluksit termik, në të cilin rezulton e rëndësishme<br />
trashësia e nyjes, një model i mundshëm matematik për vlerësimin e t 8/5 është ky i mëposhtëmi:<br />
t<br />
λ<br />
ρ<br />
c<br />
d<br />
8 / 5<br />
2<br />
Q <br />
<br />
<br />
1 1<br />
*<br />
<br />
2<br />
2<br />
4cd<br />
500<br />
T 0<br />
800 T0<br />
<br />
2<br />
është përcjellshmëria termike e materialit<br />
është densiteti i materilait<br />
është nxehtësia specifike e materialit<br />
është thellësia e penetrimit të saldimit<br />
Duke konsideruar edhe në këtë rast çeliqet jo të lidhur dhe pak të lidhur, shprehja mund të shprehet<br />
edhe nëpërmjet faktorit të formës F 2 , të cilin mund ta marrim nga tabela e mësipërme.<br />
2<br />
2<br />
2<br />
Q 1 1 <br />
8 / 5<br />
<br />
*<br />
2<br />
d<br />
<br />
500 T <br />
0<br />
800 T <br />
0 <br />
t<br />
<br />
3<br />
4300 4.3T<br />
0<br />
*10<br />
* * <br />
F2<br />
<br />
<br />
Konsiderohet, me qëllim përdorimin e relacioneve të mësipërme, që nxehtësia specifike e futur duhet<br />
të korrigjohet me anë të një faktori ε që karakterizon efiçencën termike të nyjes dhe që ndryshon nga<br />
procesi në proces.<br />
- Për procesin me hark të zhytur ε = 1<br />
- Për proces me elektrodë të veshur ose me fill teli të vazhduar me mbrojtje gazi ε = 0.85<br />
Nga ana tjetër, jo gjithmonë mund të rezultojë e qartë nëse nyja operon në regjim të transmetimit të<br />
nxehtësisë dy ose tredimensional. Një ndihmë për këtë mund të jepet nga diagrama e dhënë më<br />
poshtë, në të cilën trashësia e tranzicionit është dhënë në funksion të nxehtësisë specifike të futur. Në<br />
funksion të temperaturës së parangrohjes T 0 duke u futur në diagramë me të dhënat e procesit, mund<br />
të shohim nëse pika përfaqsuese bie në zonën 3 ( fluks tredimensional) ose në zonën 4 ( fluks<br />
dydimensional).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 18
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 1.7 Diagrama për vlerësimin e mënyrës së transmetimit të nxehtësisë (UNI EN 1011-2)<br />
1- Jepet spesori i nyjes ne [mm]<br />
2- Jepet nxehtësia specifike e futur [kJ/mm]<br />
Si alternativë e vlerësimeve numerike, në rastin psh të nyjeve me transmetim dydimensional të fluksit<br />
termik, është e mundur edhe përdorimi i metodave grafike. Në diagramat e mëposhtme është e<br />
mundur në funksion të spesorit të nyjes të gjejmë grafikisht t 8/5 (1) duke njohur nxehtësinë specifike të<br />
futur (2), e cila zakonisht jepet në kJ/mm, dhe temperaturën e parangrohjes.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 19
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 1.8 Diagrama për përcaktimin grafik të kohës së ftohjes t 8/5 (UNI EN 1011-2)<br />
Në përfundim të këtyre vëzhgimeve, në menyrë tërësisht cilësore, po japim disa konsiderata si<br />
ndikon paramentri t 8/5 në ecurinë e disa karakteristikave mekanike të nyjes, duke ditur ndikimin e tij<br />
në lidhje me mikrostrukturën [5],[6].<br />
Konsiderata e parë do të jetë në lidhje me reziliencën e nyjes. Duke konsideruar t 8/5 si variabël të<br />
pavarur (2), ecuria e reziliencës (1) jepet në figurën 1.9, nëpërmjet provave eksperimentale specifike,<br />
rezulton praktikisht e mundur që të gjejmë vlerën maksimale të t 8/5 në përputhje me një nivel minimal<br />
të reziliencës së nyjes.<br />
Rasti i dyte na tregon temperaturën e tranzicionit të tenacitetit T t në zonën e ndryshuar termikisht,<br />
natyrisht për ato materiale që paraqesin, për karakteristikat e tyre këtë fenomen. Duke ditur efektin<br />
brishtezues të t 8/5, nuk është e çuditshme që T t (1) tenton gradualisht të rritet, me rritjen progressive të<br />
vetë t 8/5 (2).<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 20
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 1.9. Varësia ndërmjet reziliencës (1) dhe kohës së ftohjes t 8/5 (2) (UNI EN 1011-2).<br />
Figura 1.10 Varësia ndërmjet temperaturës së tranzicionit të kufirt të soliditetit (1) dhe kohës së<br />
ftohjes t 8/5 (2) (UNI EN 1011-2)<br />
Rasti i tretë është në lidhje me fortësinë, në vecanti me fortësinë maksimale (1) e cila arrihet në zonën<br />
termikisht të ndryshuar. Nga ana cilësore është e drejtë që të presim një zvogëlim të vlerave<br />
maksimale kur kemi cikle termike më të butë, ashtu siç konfirmohet edhe nga diagrama e mëposhtme.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 21
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Nëpërmjet provave praktike, edhe në këtë rast, është e mundur që të gjejmë minimumin e pranueshëm<br />
të t 8/5 në funksion të vlerave të fortësisë të parashikuar për nyjen e marrë në analizë.<br />
Figura 1.11 Varësia ndërmjet fortësisë maksimale (1) dhe kohës së ftohjes t 8/5 (2) (UNI EN 1011-<br />
2)<br />
1.4 Metodat e matjes së temperatures, të përdorura në këtë studim<br />
1.4.1 Të përgjithshme<br />
Studimi i fenomeneve termike në saldim kërkon përdorimin e metodave dhe instrumentave matës.<br />
Këtu po japim në mënyrë të shkurtuar pershkrimin e tyre dhe përdorimin specifik për qëllimet e<br />
saldimit.<br />
Metodat termometrike të përdorura për këtë qëllim duhet të kenë si veti kohën e shkurtër të matjes,<br />
dmth duhet të garantojnë një arritje të shpejtë të ekuilibrit termik të instrumentit me ambjentin të cilit<br />
do ti matet temperatura. Sëbashku me këtë karakteristikë duhet gjithashtu të kenë një preçision dhe<br />
ndjeshmëri të mirë, në mënyrë të veçantë në temperaturat e larta. Tipet e termometrave të përdorur për<br />
studimin e saldaturave ose për procedurat e lidhura me të janë:<br />
- çiftet termoelektrikë, të përdorura për analizën e cikleve termike të copave të salduara dhe të furrave<br />
për trajtimet termike, për të cilat mund të kenë nevojë copat e salduara.<br />
- pirometrat, të cilët përdoren për matjen e temperaturës së burimeve të nxehtësisë ( flaka ose harku)<br />
dhe të furrave.<br />
- Termokolorët, të cilët përdoren për matjen e temperaturave në sipërfaqe të copave të salduara ose të<br />
parangrohura para saldimit.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 22
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
1.4.2 Matja e cikleve termikë<br />
Në këtë studim janë përdorur termoçiftet për matjen e cikleve termike të pikave të ndryshme të<br />
vendosura në një distancë të caktuar nga aksi i tegelit të saldimit.<br />
Për këtë qëllim termoçifti vendoset në një vrimë të vogël të hapur tek copa që po saldohet (Fig 1.12).<br />
vrimat mund të hapen me thellësi të ndryshme në mënyrë që të kemi informacion se çfarë ndodh me<br />
ndryshimin e temperaturës në drejtim të thellësisë së copës.<br />
Figura 1.12 Regjistrimi i ciklit termik me anë të termoçifteve<br />
Në funksion të temperaturës që do të matej u zgjodh çifti Pt – Pt e Rh dhe për temperatura më të vogla<br />
se 750 ˚C çifti Fe – kostantana.<br />
Fiksimi i instrumentave kërkon kujdes të madh, sepse sistemi i regjistrimit përjashton çdo mundesi<br />
kontakti elektrik ndërmjet instrumentave të ndryshëm d.m.th ndërmjet kampionëve që po<br />
ekzaminohen dhe termoçifteve. I tillë është rasti, psh, i një saldimi me rrymë alternate kur aparati i<br />
regjistrimit është i pajisur me një amplifikator elektronik, i cili është i ndjeshëm karshi devijimit të<br />
moduluar të rrymës së saldimit.<br />
Izolimi i instrumentave të ndryshëm mund të arrihet nëpërmjet veshjes së nyjes me një pastë<br />
zjarrduruese. Kjo veshje, megjithëse e hollë, rrit inercinë termike të instrumentit. Për këtë arsye në<br />
këto raste procedohet me matje të përshtatshme për vlerësimin e kësaj inercie.<br />
Aparati i regjistrimit duhet të japë, për secilin instrument matës, variacionin e temperaturës në<br />
funksion të kohës. Kjo realizohet nëpërmjet një oshilografi që regjistron vlerat e temperaturës në<br />
ordinatë duke patur në abshisë kohën.<br />
Duhet të theksojmë se metodat e matjes të përdorura në këtë studim janë edhe ato të prekura nga<br />
gabime eksperimentale dhe të limituara si pasojë e principit fizik në të cilin bazohen.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 23
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
KAPITULLI II<br />
2. ORIGJINA E TËRHEQJES SË COPAVE NË SALDIM<br />
2.1 Të përgjithshme<br />
Rritja e temperaturës së një cope metalike sjell bymimin e saj, siç e kemi theksuar dhe më sipër.<br />
Bymimi mund të jetë në mënyrë uniforme vetëm nëse copa është ngrohur në mënyrë uniforme dhe<br />
nuk pengohet bymimi i saj i lirë.<br />
2.1.1 Ngrohja uniforme e penguar<br />
Çdo pengesë që nuk lejon bymimin e lirë të metalit të ngrohur sjell lindjen e sforcimeve të<br />
brëndshme.<br />
Duke patur parasysh që vlera e kufirt të elasticitetit të një çeliku është funksion i temperaturës, mund<br />
të vihet re se kur vlera e ketyre sforcimeve është më e vogël se kufiri i elasticitetit të materialit në<br />
temperaturën ku e kemi shpënë, gjatë ftohjes metali rimerr në mënyrë elastike përmasat e tij. Ndërsa<br />
nëse vlera e sforcimeve kalon kufirin e rrjedhshmerisë në temperaturën e arritur, metali pëson<br />
deformime plastike mbetëse.<br />
Fibrat e metalit në drejtimin e penguar zgjaten më pak se sa rritja termike kerkon dhe rritja<br />
volumetrike e copës duke mos patur mundësi të realizohet në mënyrë uniforme në të gjitha drejtimet<br />
sjell që në drejtimet e lira të kemi nje bymim më të madh se ai i duhuri. Metali kështu pëson atë që<br />
quhet “trashje në të nxehtë”.<br />
Le të konsiderojmë një shufër çeliku të papenguar, subjekt i një ngrohje uniforme ( Fig. 2.1a).Ajo<br />
pëson një rritje të gjatësisë, por pas ftohjes ajo merr përmasat origjinale.<br />
Figura 2.1 Modeli mekanik për studimin e efektit të ngrohjes uniforme të penguar.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 24
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Le të konsiderojmë tani rastin e një shufre të mbështetur në skajet e saj në mënyrë që të pengohet<br />
zgjatja e saj ( Fig 2.1 b). Nëse e ngrohim në të stabilizohet një gjendje e sforcuar në shtypje si shkak i<br />
ndalimit të zgjatjes. Sforcimet në shtypje rriten me rritjen e temperaturës derisa arrijnë vlerën e kufirit<br />
të rrjedhshmërisë.<br />
Duke u nisur nga kjo pikë, për çdo rritje të mëtejshme të temperaturës, shufra pëson një deformim<br />
plastik të pakthyeshëm. Kur shufra ftohet ajo tkurret, por gjatësia e saj në temperaturën e ambientit<br />
rezulton më e vogel se ajo fillestare, ndërsa diametri më i madh. Pas ftohjes ajo rezulton e shkarkuar.<br />
Konsiderojmë në fund rastin e një shufre të tretë e cila në vend që të jetë thjeshtë e mbështetur të jetë<br />
e penguar në skajet e saj (Fig 2.1c), në mënyrë që të jetë e penguar edhe tkurrja e saj. Ajo trashet si në<br />
rastin e dytë gjatë nxehjes, më pas gjatë ftohjes duke mos patur mundësi të shkurtohet, rezulton të<br />
ndodhet në një gjendje të sforcuar në tërheqje të cilat quhen sforcime të brëndshme ose sforcime të<br />
mbetura.<br />
Le ta ekzaminojmë nga ana cilësore sjelljen e shufrës së inkastruar duke marrë në konsideratë<br />
diagramën e ndryshimit të kufirt të rrjedhshmërisë me temperaturën (fig 2.2).<br />
Për thjeshtësi të arsyetimit i konsiderojmë konstant në lidhje me temperaturën si koeficientin e<br />
bymimit linear ashtu edhe modulin e elasticitetit të materialit.<br />
Figura 2.2 Ecuria e gjendjeve në tërheqje dhe shtypje për efekt të ngrohjes uniforme të<br />
penguar.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 25
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Në temperaturën e ambjentit pika O shufra është e shkarkuar. Me rritjen e temperaturës fillon një<br />
gjendje e sforcuar në shtypje, këto sforcime rriten me rritjen e temperaturës derisa arrijnë kufirin e<br />
rrjedhshmërisë së materialit në temperaturën T 1 (pika A).<br />
Duke u nisur nga kjo pikë, nëse temperatura zvogëlohet, kemi një rikthim në përmasat origjinale të<br />
shufrës pa deformime mbetëse. Nëse temperatura vazhdon të rritet më tej, fillon trashja dhe vlerat e<br />
sforcimeve në shtypje pershkojnë kurbën σ rr = f(t) derisa arrijmë në vlerën e rrjedhshmërise për një<br />
temperaturë të re T 2 (pika B). Nëse në këtë moment fillon ftohja e shufrës, tashmë e deformuar, do të<br />
kemi një shkarkim progresiv të saj dhe në temperaturën T 3 rezulton krejtësisht e pasforcuar.<br />
Më tej për temperature më të ulëta se T 3 , lindin sforcime në tërheqje të cilat në temperaturën e<br />
ambjentit mundet edhe të arrijnë kufirin e rrjedhshmërisë (pika C), nëse është arrirë në fazën e<br />
ngrohjes një temperaturë e lartë T 2 .<br />
Temperature T 1 perfaqson vlerën kufitare të temperaturës mbi të cilën kemi deformime mbetëse në<br />
rastin e shufrës së mbështetur dhe sforcime mbetëse në rastin e shufrës së inkastruar. Kjo temperaturë<br />
është rreth 150˚C për çeliqet e butë kur ngrohja bëhet duke u nisur nga temperatura e ambjentit.<br />
Modeli i shufrës së penguar, nën veprimin e ngrohjes e më pas të ftohjes, mund të jetë me rëndësi për<br />
të iterpretuar origjinën e deformimeve dhe sforcimeve mbetëse në elementët strukturalë të cilat mund<br />
të mendohen si të përbërë nga shumë shufra (shirita) të bashkuar ngurtësisht ndërmjet tyre.<br />
2.1.2 Ngrohja jouniforme<br />
Kur një copë metalike ngrohet në mënyrë jouniforme, zgjatja e saj rezulton gjithmonë e penguar.<br />
Në fakt pjesa e ngrohur tenton të bymehet më shumë sesa ato përreth të ftohta, por duke mos e bërë<br />
dot për shkak të unitetit të copës do të kemi veprime të përbashkëta tërheqje e shtypje të cilat varen<br />
nga gradientët termikë të provokuar nga ngrohja, nga temperatura që arrihet dhe nga gjeometria e<br />
copës.<br />
Këto kushte vendosen automatikisht pas një ngrohje të lokalizuar. Le të konsiderojmë rastin e një flete<br />
të cilën e ngrohim me anë të një kaneli në një zonë qendrore të kufizuar. Shpërndarja termike në fund<br />
të ngrohjes do të ketë formën e paraqitur në figurën 2.3.<br />
Pjesa e ngrohur tenton të zgjatet , por e penguar nga pjesët më të ftohta, është subjekt i shtypjes dhe<br />
nëse në një temperaturë të caktuar kalojmë kufirin e elasticitetit ajo trashet.<br />
Në përfundim të ngrohjes fibrat e nxehta që ndodhen në planin e fletës rezultojnë më të shkurtra<br />
krahasuar me efektin termik, ndërsa spesori është rritur në mënyrë permanente si pasojë e deformimit<br />
plastik.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 26
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 2.3 Efekti i ngrohjes së lokalizuar në një fletë.<br />
Gjatë ftohjes, në momentin e parë (derisa pjesa më e nxehtë mbetet akoma në temperaturë kështu të<br />
lartë që kufiri i rrjedhshmërisë mund të kalohet lehtësisht) pjesët më të ftohta duke u tkurrur<br />
provokojnë një shkurtim të mëtejshëm të fibrave të nxehta në planin e fletës.Pastaj fenomeni kthehet,<br />
me uljen progresive të temperaturës fibrat më të nxehta tentojnë të shkurtohen, por pjesa më e ftohtë<br />
rreth e qark ia ndalon. Fibrat qendrore kështu tendosen, përshtaten sa është e mundur plastikisht me<br />
kushtet e lidhjes dhe më në fund kur përfundon plotësisht ftohja, rezultojnë të tendosura dhe shpesh në<br />
vlera që janë shumë afër me kufirin e rrjedhshmërisë në të ftohtë.<br />
Fenomene analoge ndodhin edhe gjatë saldimit. Edhe në këtë rast dhënia e nxehtësisë është e<br />
lokalizuar dhe ngrohja e copës është shumë jouniforme. Madje një pjesë e metalit shkon në shkrirje<br />
brenda një zone që mbetet në temperaturë shumë më të ulët, prej nga në saldim fenomeni i tërheqjes<br />
dhe lindja e sforcimeve të terheqjes janë të paevitueshme. Gjërat komplikohen më tej nga fakti që në<br />
përgjithsi burimi i nxehtësisë spostohet, nga mënyra e lidhjes së copës dhe nga mënyrat e ndryshme të<br />
ekzekutimit të procesit.<br />
Më poshtë studimi i tërheqjes dhe i sforcimeve të tërheqjes në saldim do të kryhet vetëm për raste të<br />
thjeshta dhe me thjeshtime të cilat lejojnë të arrihen rezultate indikative dhe sasiore mjaftueshëm<br />
pranë realitetit.<br />
Per të thjeshtuar studimin e fenomeneve termike që ndodhin gjatë saldimit dhe ndikimin e tyre në<br />
tërheqjen e nyjeve të salduara, shpërbëjmë vetë tërheqjet në tre kategori si më poshtë:<br />
<br />
<br />
<br />
Tërheqje transversale, e cila verifikohet sipas drejtimit tërthor me nyjen e salduar, në planin e fletës.<br />
Tërheqje gjatësore, e cila verifikohet në drejtim me aksin e saldimit.<br />
Tërheqje pingule, e cila verifikohet në drejtim pingul me planin që përmban dy të parat (ose sipas<br />
spesorit të fletës).<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 27
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Ndërmjet këtyre tipeve të tërheqjes më të rëndësishmit për pasojat që kanë dhe për madhesinë në të<br />
cilën mund të verifikohen, janë dy të parat.<br />
Konsiderimet e mëposhtme dhe eksperimentet janë bërë për saldimin e çeliqeve te buta, por nga ana<br />
principale mund të shtrihen edhe për materialet e tjera.<br />
2.2 Tërheqja transversale<br />
2.2.1 Nyjet kokë më kokë<br />
Me qëllim që të studiojmë shkaqet dhe zhvillimin e tërheqjes transversale në nyjet kokë më kokë<br />
mund të konsiderojmë të dy aspektet e këtij fenomeni:<br />
<br />
<br />
Tërheqjen transversale<br />
Tërheqjen këndore<br />
Konsiderojmë fenomenin e tërheqjes transversale si pasojë e saldimit kokë më kokë të dy fletëve. Me<br />
qëllim që për momentin të jemi të pavarur nga variablat e tjerë, të cilat nuk janë ato që varen<br />
drejtpërdrejt nga progresi i saldimit përgjatë nyjes, supozojmë që spostimi i burimit të nxehtësisë të<br />
jetë vetëm gjatësor dhe me shpejtësi konstante nga pika A ne pikën B (fig 2.4), që nyja bashkohet<br />
vetëm me një kalim me gjerësi konstante në kuptimin e spesorit( në mënyrë që të përjashtojmë çdo<br />
mundësi të tërheqjes këndore) dhe në fund që fletët janë të lira të lëvizin në planin e tyre për mungesë<br />
si të lidhjeve të jashtme ashtu edhe të pikimeve [7].<br />
Nga studimi i cikleve termike dimë që fletët ngrohen sipas elipseve izotermik. Bashkimi i<br />
ekstremiteteve të akseve të vegjël të këtyre elipseve na lejon që të dallojmë dy zona: njëra, zona<br />
VCAD, në fazën e ftohjes dhe tjetra, zona VCBD, në fazën e ngrohjes.Në zonën e parë ekziston një<br />
pjesë e nyjes së bashkuar, e cila ndodhet në temperaturë më të lartë se 600˚C (pjesa EV) dhe për<br />
pasojë me kufirin e rrjedhshmërisë shumë të ulët. Analizojmë se çfarë fenomenesh të tërheqjes<br />
ndodhin në të.<br />
Për këtë konsiderojmë në pjesën E-V një shirit materiali të marrë tërthor me nyjen. Ai është subjekt i<br />
një veprimi tërheqës analog me atë të studiuar kinse të shufrës së penguar dhe të ngrohur lokalisht. Në<br />
këtë rast pengimi ndodh për shkak të vazhdueshmërisë së materialit ekzistues ndërmjet shiritit dhe<br />
pjesës paraardhëse të salduar dhe të ftohur. Shkaqet që përcaktojnë tërheqjen mund të permblidhen si<br />
më poshtë ( fig 2.4):<br />
<br />
<br />
Bymim i penguar dhe trashje në të nxehtë gjatë fazës së ngrohjes<br />
Trashje për zgjatim të mëtejshëm të pjesëve anësore të cilat ngrohen akoma gjatë fazës së parë të<br />
ftohjes së zonës qendrore.<br />
Me zvogëlimin e temperaturës kufiri i elasticitetit të shiritit të konsideruar kërkon të kthehet në vlerën<br />
normale. Duke filluar nga një moment i caktuar bëhet e mundur një tkurrje e shiritit që vazhdon gjatë<br />
periudhës së mëvonshme të ftohjes.<br />
Efekti i tkurrjes ndihet në zonën pasardhëse (pjesa EV) që, duke qenë në temperaturë të lartë mund të<br />
trashet me lehtësi.Pjesa paraardhëse, jo e deformueshme, vepron si një bosht në levizjen drejt afrimit<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 28
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
ndërmjet fletëve. Si pasojë e këtij veprimi “si gërshërë” dy buzët e pasalduara akoma afrohen, duke<br />
tentuar edhe të mbivendosen. Kjo tërheqje ndalohet kur copat pikohen para kryerjes së saldimit, por<br />
ne fletë lindin sforcime të ndjeshme që në ndonjë rast, psh në saldimin me flakë oksiacetileni të<br />
fletëve të holla, mund të çojnë edhe në shkatërrimin e pikimit me pasojë mbivendosjen e fletëve<br />
(efekti gërshërë).<br />
Figura 2.4 Efektet e terheqjes në nyjen kokë më kokë e kryer me një kalim<br />
Tërheqja transversale është ndër të tjera, direkt e varur nga kushtet e ekzekutimit, si psh trashësia e<br />
copave që do të saldohen, sasia e nxehtësisë së futur dhe gjerësia e saldimit.<br />
Eksperienca ka treguar se për të njëjtin vëllim të depozituar të elementit mbushës, tërheqja<br />
transversale është në përpjestim të zhdrejtë me trashësinë e tegelit, ndërsa është në përpjestim të drejtë<br />
me sasinë e nxehtësisë së futur dhe me gjerësinë e tegelit të saldimit.<br />
Vlera që tërheqja transversale mund të arrijë në praktikën konstruktive varet shumë nga shkalla e<br />
lidhjeve që kanë copat, nga pesha e elementëve të lidhur apo edhe mund të parandalohen nga paisje të<br />
studiuara dhe të pergatitura për të lidhur copat në pozicionin e saldimit me qëllim që të evitohen<br />
deformimet gjatë dhe pas saldimit. Gjetja me preçision e shkallës së lidhjes dhe parashikimi më pas në<br />
bazë të saj të tërheqjes së mundshme shpesh është shumë e vështirë. Vlerat e tërheqjes në nyjet e<br />
salduara janë përcaktuar nëpërmjet eksperimenteve të ndryshëm. Për tërheqjen transversale këtu më<br />
poshtë do të japim rezultatet e marra për raste të ndryshme nyjesh me tërheqje transversale të cilat<br />
janë të lira ose në kushte lidhjeje minimale të përcaktuar nga përbërja e tyre.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 29
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Në diagramën e fig 2.5 tregohet ndryshimi i tërheqjes transversale të kampionëve të salduar kokë më<br />
kokë me elektrodë të veshur, në funksion të seksionit të saldaturës për fletë me trashësi të ndryshme.<br />
Materiali i fletëve të përdorura për këto eksperimente ishte çelik për konstruksione me markë<br />
S275JR. Buzët u përgatitën në formë V me kënd 60˚ dhe me distancë ndërmjet tyre nga 2-4 mm.<br />
Përmasat e fletëve ishin 500 x 500 mm dhe u lanë në gjendje të lirë të palidhura në drejtimin paralel<br />
me aksin e tegeli të saldimit. Saldimi i fletëve të holla u krye me një kalim pa lëvizje horizontale të<br />
elektrodës duke u munduar të kufizohej sa më shumë gjerësia e saldimit, ndërsa fletët e trasha u<br />
salduan me disa kalime me nxehtësi specifike të futur për njësi të gjatësisë që vinte duke u rritur nga<br />
kalimi i parë në atë të fundit brënda intervalit 3.93 – 13.8 kJ/cm. Saldimi u krye me kalime me<br />
trashësi jo të madhe me qëllim që të evitoheshin deformimet e mëdha këndore Shihet se tërheqja<br />
rritet me rritjen e seksionit të saldaturës, por me shpejtësi më të vogël sa më e madhe të jetë trashësia<br />
per tu salduar. Pastaj tenton të stabilizohet për vlera që ndodhen në intervalin ndërmjet 3-4 mm. Këto<br />
përfundime janë në harmoni me përfundimet teorike dhe eksperiencat e vrojtuara në saldim.<br />
Figura 2.5 Tërheqja transversale në saldimin kokë më kokë në funksion të trashësisë së fletës<br />
dhe seksionit të saldaturës<br />
Në diagramën e fig 2.6 kemi një konfirmim të ndikimit të dukshëm të seksionit të saldaturës si pasojë<br />
e formave të ndryshme të përgatitjes së buzëve për saldim në vlerën e tërheqjes transversale. Provat u<br />
kryen për saldimin kokë më kokë të fletëve me trashësi 14 mm dhe prej materiali çelik për<br />
konstruksione S275JR, i ekzekutuar me elektrodë të veshur. Përgatitja e buzëve ishte në formë X<br />
dhe V. U vu re që për përgatitjen në formë X të buzëve tërheqja është më e vogël sesa në formë V.<br />
Për çfarëdo lloj përgatitje tërheqja është aq më e madhe sa më i hapur të jetë këndi i zmusos e më e<br />
madhe distanca ndërmjet buzeve.<br />
Në figurën 2.7 janë dhënë dy kurba të marra nga eksperimentet e kryera për nyjet kokë më kokë të<br />
përgatitura në formë V me kënd të hapjes së zmusos 60˚ të salduara respektivisht me elektrodë të<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 30
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
veshur dhe me flakë oksiacetileni dhe një e tretë e vlevshme për nyje të përgatitura në formë X me<br />
kënd të hapjes së zmusos 70˚, të salduar me elektrodë të veshur. Shihet që tërheqja rritet me rritjen e<br />
trashësisë që saldohet (banjo e shkrirjes me përmasa më të mëdha), që saldatura oksiacetilenike<br />
prodhon tërheqje më të mëdha se ajo me hark elektrik, për shkak të shpejtësisë më të vogël të shkrirjes<br />
dhe gjerësisë më të madhe të banjos dhe që më në fund përgatitja në formë X, për të njëjtën trashësi,<br />
lejon një futje të materialit mbushës më të kufizuar përveç se simetrik duke prodhuar kështu një<br />
tërheqje më të vogël.<br />
Përsa i përket ndikimit të faktorëve ekzekutivë të saldimit në tërheqjen transversale është gjetur se kjo<br />
tenton të rritet me numurin e kalimeve, gjithashtu edhe tërheqja këndore është shumë e ndikuar nga<br />
numuri i kalimeve dhe tenton të rritet me rritjen e tyre. Në tabelën 2 kemi përmbledhur rezultatet e<br />
eksperimenteve të kryera.<br />
Provat janë kryer me kampionë prej materiali çelik S275JR, me trashësi 12 mm të salduar kokë më<br />
kokë me përgatitje të buzëve në formë V me kënd të hapjes 90˚ dhe distancë ndërmjet buzëve 2 mm.<br />
Figura 2.6 Tërheqja transversale në saldimin kokë më kokë në funksion të seksionit të<br />
saldaturës<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 31
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 2.7 Tërheqja transversale në saldimin kokë më kokë<br />
Numuri i kalimeve Tërheqja transversale [mm] Tërheqja këndore [˚]<br />
7 3.3 2˚30’<br />
9 3.7 6˚20’<br />
10 4.1 6˚30’<br />
12 4.4 8˚50’<br />
15 4.6 10˚<br />
Tabela 2. Efekti i numurit të kalimeve në tërheqjen transversal<br />
Mënyra e kryerjes të çdo kalimi ka gjithashtu një influencë të caktuar në tërheqjen transversale. Në<br />
rastin e saldimit me hark, sipas eksperiencave nga provat e kryera, saldimi me kalime të gjera (me<br />
lëvizje të theksuar transversale të elektrodës) prodhon një tërheqje transversale pak më të madhe se<br />
ajo me kalime të ngushta, por teknika e dytë prodhon deformime këndore më të mëdha, sepse kërkon<br />
një numër më të madh kalimesh. Në mënyrë të ngjashme saldimi me “hap mbrapa” prodhon një<br />
tërheqje transversale pak më të vogël se sa ai i vazhduar.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 32
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Një tjetër aspekt i fenomenit të tërheqjes transversale është tërheqja këndore. Le të marrim në<br />
konsideratë dy rastet e mëposhtme.<br />
a) Saldim vetëm me një kalim<br />
Në kryerjen e saldimit , pavarësisht nga lloji i përgatitjes së buzëve, banjo e shkrirjes në funksion të<br />
procesit përshtatet në V dhe në U pak a shumë të hapur dhe prandaj gjerësia e saj ndryshon përgjatë<br />
trashësisë , duke arritur gjerësinë maksimale në sipërfaqen e cila është e ekspozuar krejtësisht karshi<br />
burimit termik ( Fig 2.8).<br />
Duke e imagjinuar fletën të ndarë në disa shtresa horizontale paralele, aq të holla sa në secilën prej<br />
tyre mund të supozojmë një volum konstant të banjos. Duke ditur që tërheqja transversale është në<br />
përpjestim të drejtë me gjerësinë e saldimit, kuptohet lehtë që shtresat e sipërme, me banjo më të<br />
gjerë, tërhiqen më shumë se ato të poshtmet.<br />
Për të mundësuar këtë tërheqje, që ndryshon në mënyrë lineare përgjatë trashësisë, të dy fletët duhet të<br />
formojnë një kënd siç tregohet në Fig 2.8 b dhe këndi i formuar për devijim nga vendosja fillestare<br />
quhet “tërheqje këndore”.<br />
Tërheqja është aq më e madhe sa më e hapur dhe josimetrike kundrejt planit horizontal mesatar është<br />
banjo e shkrirjes dhe sa më e madhe të jetë trashësia e copës.<br />
Kjo vlen natyrisht kur të dy fletët janë të lira për tu vendosur me kënd jo vetëm për mungesë të<br />
lidhjeve të jashtme, por edhe pse pesha vetijake është e papërfillshme.<br />
b) Saldimi me shumë kalime<br />
Figura 2.8 Tërheqja këndore e një nyje kokë më kokë<br />
Kur saldimi kryhet me shumë kalime me burimin termik vetëm nga njëra anë ( përgatitja e buzëve V,<br />
½V, U ose J) futja e nxehtësisë bëhet në kohë të ndryshme dhe në kushte të ndryshme nga kalimi në<br />
kalim.<br />
Kalimi i parë, do të jetë subjekt vetëm i tërheqjes transversale, duke ditur formën dhe trashesinë e<br />
gjerësinë e vogël të banjos së shkrirë ( tipike në saldimin manual me hark). Një tërheqje e lehtë<br />
këndore është e mundur për banjo me përmasa më të mëdha siç janë ato të realizuara me saldim<br />
oksiacetileni dhe më shumë akoma në saldimin automatik me hark.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 33
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Kalimi i dyte i gjen copat të lidhura në fund të zmusos nga kalimi i parë dhe si pasojë mund të<br />
verifikohen dy raste:<br />
- Kalimi i parë është i hollë dhe futja e nxehtësisë në kalimin e dytë është e madhe. Ura metalike që lidh<br />
dy copat pas kalimit të parë, mund të çohet e gjitha në temperaturë më të lartë se ajo e trashjes, duke<br />
qenë kështu subjekt në fillim i një zgjatje të lehtë, dhe më pas i një tërheqjeje transversale të<br />
mëtejshme. Në këtë rast kemi një afrim të mëtejshëm të buzëve që po saldohen për tërheqje të të dy<br />
kalimeve. Është e qartë që kalimi i parë, më i ngushtë dhe me temperaturë më të ulët se i dyti, ftohet i<br />
pari dhe përbën një pikë fikse për fazën e tërheqjes së kalimit të dytë. Si pasojë kemi një tërheqje<br />
këndore që bashkohet me atë transversale.<br />
- Kalimi i parë është më i madh dhe nuk kalon i tëri në temperaturën mbi 600˚C. Bymimi dhe tkurrja e<br />
tij janë shumë të kufizuara dhe kështu ai përbën një pengesë për tërheqjen transversale. Nëse të dy<br />
copat janë të lira të rrotullohen rreth aksit të nyjes ato pësojnë një tërheqje këndore për shkak të<br />
kalimit të dytë, më të madh se në rastin e parë, duke përdorur si bosht rrotullimi kalimin e parë.<br />
2.2.2 Nyjet T<br />
Le të konsiderojmë një nyje T të bashkuar me një tegel këndor (fig 2.9).<br />
Supozojmë se forma e tegelit është trekëndore dhe ai kryhet vetëm me një kalim.<br />
Figura 2.9 Efekti i tërheqjes në njënyje këndore<br />
Duke parë vendosjen e copave duhet në këtë rast të konsiderojmë tërheqjen transversale si shumë të<br />
dy komponenteve:<br />
- Tërheqjen e vetë metalit të depozituar<br />
- Tërheqjen e copave të lidhura, të ngrohura në mënyrë jouniforme.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 34
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Tërheqja e metalit të depozituar vjen në të njëjtat mënyra si ato që pamë në tërheqjen këndore të<br />
nyjeve kokë më kokë.<br />
Në fakt nëse imagjinojmë të ndajmë seksionin tërthor të tegelit me plane paralele me sipërfaqen e<br />
jashtme të vetë tegelit, është evidente që shtresat më të jashtme pësojne ( për faktin se kanë një gjerësi<br />
më të madhe) një tërheqje transversale më të madhe se ajo që pësojnë shtresat më të brendshme.<br />
Si pasojë ka një rrotullim të fletëve rreth pikës A në kahun e treguar nga shigjetat 1 dhe 1’. Këtij<br />
efekti i shtohet edhe ai si pasojë e ngrohjes jouniforme të fletëve për shkak të saldimit.<br />
Në fakt nëse i referohemi fletës H , mund të vërehet se si pasojë e futjes së nxehtësisë në faqen AB<br />
stabilizohet një regjim termik i karakterizuar nga temperatura që vijnë në zbritje në kahun e trashësisë.<br />
Edhe në këtë rast mund të dallojmë dy zona; ajo që korrespondon me temperatura më të larta dhe<br />
pëson trashje në të nxehtë, dhe tjetra në të cilën deformimet mbeten në zonën elastike.<br />
Pas ftohjes, zona e trashur tenton të shkurtohet duke shkaktuar kështu një deformim që kërkon të<br />
rrotullojë fletën në kahun e treguar nga shigjeta 1.<br />
Natyrisht të njëjtat konsiderata mund të shtrihen edhe për fletën P e cila për shkak të ngrohjes së<br />
lokalizuar në zonën AC kërkon të rrotullohet në kahun e treguar nga shigjeta 1’. Bashkveprimi i<br />
këtyre efekteve bën që deformimet këndore në nyjet T të jenë më të mëdha, për të njëjtat kushte<br />
ekzekutuese, sesa në nyjet kokë më kokë. Rrotullimi i fletëve është aq më i madh sa më i madh të jetë<br />
seksioni i tegelit dhe sa më i madh të jetë numri i kalimeve me të cilat ekzekutohet. Në rastin kur<br />
kryhen dy tegela në të dy anët e fletës H, rrotullimi i saj kompesohet nga simetria e futjes së<br />
nxehtësisë, por mbetet deformimi këndor i fletës P (fig 2.10 a). Ky deformim mund të ndalohet nga<br />
lidhje të përshtatshme (fig 2.10 b) ose automatikisht për kompensim kur ekzekutohet në mënyrë<br />
simetrike në një nyje kryq (fig 2.10 c).<br />
Figura 2.10 Deformimet këndore në një nyje T dhe kryq<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 35
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Tërheqja si pasojë e trashjes së fletëve varet kryesisht nga sasia e nxehtësisë së futur, nga seksioni i<br />
tegelit të saldimit dhe nga vetë trashësia e fletëve. Tërheqja rritet me rritjen e së parës dhe zvogëlohet<br />
me rritjen e së dytës. Metodat më të avashta të saldimit gjithmonë kanë tendencën e rritjes së tërheqjes<br />
nëse copat janë të lira [7].<br />
Tërheqja transversale ndikohet edhe nga tipi i nyjes. Në diagramën e dhënë në figurën 2.11 nyjet janë<br />
radhitur sipas rendit rritës së tërheqjes transversale. Shihet se tërheqja më e vogël prodhohet nga nyjet<br />
T të salduara me pjesë të alternuara të ndjekura nga ato të salduara me pjesë ballë për ballë dhe më<br />
pas nga ato me tegel këndor të vazhduar, tërheqje më të mëdha japin nyjet me mbivendosje dhe<br />
akoma më të madhe ato kokë më kokë. E fundit është një lloj nyje e veçantë që prodhon natyrisht<br />
tërheqje maksimale. Provat janë kryer me me kampionë prej materiali çelik S275JR, të salduara<br />
manualisht me elektrodë të veshur.<br />
Figura 2.11 Tërheqje transversale dhe gjatësore për lloje të ndryshme nyjesh<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 36
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
2.3 Tërheqja gjatësore<br />
Tërheqja gjatësore e një nyje të salduar ndodh gjithmonë në kushtet e pengimit të deformimit të lirë.<br />
Në anët e zonës të shpënë në gjendje të shkrirë dhe asaj të shpënë në gjendje plastike, ndodhet<br />
gjithmonë nje zonë që është e ftohtë dhe që përbën një pengesë për tërheqjen në drejtimin gjatësor.<br />
Një copë e salduar , nën efektin e tërheqjes gjatësore, tenton të marri formë si në figurën 2.12. Edhe<br />
në këtë rast kompleksiteti i faktorëve që kushtëzojnë fenomenin e tërheqjes gjatësore e bën shumë të<br />
vështirë mundësinë e llogaritjes të vlerës së tërheqjes në rastet e mundshme në praktikë.<br />
Figura 2.12 Deformacioni cilësor për efekt të tërheqjes gjatësore.<br />
Kështuqë treguesit kryesorë mund të deduktohen nga rezultatet praktike, të kryera në një nyje kryq (<br />
Fig 2.13) të salduar në mënyrë simetrike dhe më dimensione të tilla që përjashtojnë çdo mundësi të<br />
lakimeve anësore për shkak të sforcimeve që lindin gjatë saldimit.<br />
Figura 2.13 Tërheqja gjatësore: kampion në formë kryqi, ku tregohen pikat e matjes<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 37
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Rezultatet e këtyre eksperimenteve janë vendosur në diagramën e figurës 2.14. Në të është dhënë<br />
tërheqja gjatësore në funksion të seksionit tërthor të fletëve të salduara për vlera të ndryshme të<br />
sipërfaqes së seksionit tërthor të tegelit të saldimit. Saldimi është kryer me elektrodë të veshur dhe<br />
materiali i nyjes është çelik për konstruksione. Kalimet është kërkuar që të kryhen në kushte identike,<br />
përsa i përket temperaturës dhe parametrave të procesit.<br />
Figura 2.14 Ndryshimi i tërheqjes gjatësore në funksion të seksionit të fletëve dhe të sipërfaqes<br />
së saldimit.<br />
Nga diagrama shihet qartë se, për një seksion të tegelit të saldimit, madhësia e tërheqjes zvogëlohet<br />
me rritjen e seksionit të fletëve. Kurbat e dhëna në diagramë tregojnë se pasi kalohet një vlerë e<br />
caktuar e seksionit të fletëve, tërheqja tenton të jetë konstante.<br />
Kjo evidenton faktin që seksioni i çelikut i mbetur praktikisht i ftohtë fiton mbizotërimin mbi faktorët<br />
e tjerë dhe çdo rritje e mëtejshme e seksionit ( të paktën per rastet që kemi eksperimentuar) nuk ka<br />
ndikim në tërheqjen gjatësore.Për seksion tërthor të barabartë të fletëve, madhësia e tërheqjes<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 38
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
gjatësore rritet me rritjen e sipërfaqes së seksionit të saldaturës. Vlerat e tërheqjes gjatësore të dhëna<br />
në figurën 2.14 i përgjigjen një nyjeje me gjatësi 500 mm. Prova të mëtejshme kanë treguar që këto<br />
vlera mbeten praktikisht të pandryshueshme ( gjithmone referuar për një metër gjatësi) kur gjatësia<br />
rritet. Është vëzhguar që, sa më sipër vlen mesatarisht për nyjen, dhe kjo mesatare është rezultante e<br />
një tërheqje pak më të madhe në skaje dhe më të vogël në mesin e saj.<br />
Në figurën 2.11 janë dhënë vlerat e tërheqjes gjatësore për lloje të ndryshme nyjesh. Kushtet<br />
gjithmonë ekzistues të lidhjes kufizojnë madhësinë e tërheqjes gjatësore, me pasojë lindjen e<br />
sforcimeve mbetëse të brendshme të cilat veprojnë paralel me drejtimin e aksit të tegelit të saldimit.<br />
Si pasojë e këtyre sforcimeve aksiale, nëse momenti i inercisë së copës në planin pingul me tegelin<br />
nuk është në vlera të mëdha ( rasti i fletëve të holla e me trashësi mesatare), nyja e ngarkuar në këtë<br />
mënyrë tenton të harkohet. Nëse ngarkesa është eksentrike karshi planit mesatar të fletës ( si në rastin<br />
e materialit mbushës të futur në mënyrë josimetrike) ky efekt do të jetë më i fortë.<br />
KAPITULLI III<br />
3. Origjina e sfocimeve të mbetura në saldim<br />
3.1 Të përgjithshme<br />
Kushtet e veçanta të ngrohjes dhe të ftohjes jouniforme nën të cilat kryhet procesi i saldimit si edhe<br />
pamundësia për tërheqjet që të zhvillohen në mënyrë krejt të lirë dhe të plotë, krijojnë në mënyrë të<br />
paevitueshme në nyjen që po saldohet sforcime, të cilat quhen “sforcime mbetëse të saldimit” ose në<br />
kompleksitetin e tyre “sforcime të tërheqjes”ose “sforcime të brëndshme”.<br />
Tërheqja e masës metalike e cila është shpënë në temperaturë të lartë do të duhej të verifikohej në të<br />
gjitha drejtimet, por duke qenë pak a shumë e penguar, përcakton një gjendje të sforcuar komplekse.<br />
Kemi sforcime në drejtimin gjatësor σ L , në drejtimin transversal σ T dhe në përgjithsi në vlera më të<br />
vogla në drejtimin pingul σ P ( Fig 3.1).<br />
Figura 3.1 Drejtimi i sforcimeve të brëndshme të saldimit<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 39
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Sforcimet gjatësore të mbetura të saldimit janë ato me vlerë më të madhe, sepse në drejtimin gjatësor<br />
kemi në mënyrë të paevitueshme kushte të vetëpengimit më të rrepta, ndërsa vlera e sforcimeve<br />
transversale varet nga procedura e saldimit ( mbi të gjitha ka përparësinë nxehtësia specifike e futur e<br />
cila ndikon shumë në tërheqjen transversale të nyjeve të gjata) si edhe shkalla e lidhjeve të aplikuara<br />
për të penguar ose kufizuar deformimet [8].<br />
Shumë studime me karakter eksperimental janë kryer nga autorë të ndryshëm, me qëllim që të<br />
evidentojnë vlerën maksimale si edhe ecurinë e sforcimeve të mbetura në nyjet e salduara. Këto janë<br />
kryer kryesisht për nyjet kokë më kokë dhe eksperimentet janë kryer si në kampionë të posaçëm ashtu<br />
edhe në nyje reale të konstruksioneve. Rezultatet kanë treguar se edhe për rastin e fundit, duke lënë<br />
mënjanë ndryshimet e sforcimeve për shkak të ndryshimit të lidhjeve dhe mbivendosjes së sforcimeve<br />
mbetëse të përgatitjes, të montimit dhe të saldimit të nyjeve të tjera, vlerat e këtyre sforcimeve janë<br />
gjithmonë të larta dhe në disa raste të barabarta me kufirin e rrjedhshmërisë, të cilat mund të krijojnë<br />
edhe deformime plastike të materialit.<br />
Nga kjo përshtatje plastike e materialit në kushtet e gjendjes së sforcuar rrjedh në thelb mundësia për<br />
të marrë nyje të mira saldimi. Edhe duke patur të gjithë kujdesin për te kufizuar sforcimet e<br />
brendshme dhe përqëndrimin e tyre, shpesh është e paevitueshme prania e tyre në nyjet e salduara,<br />
kryesisht në konstruksione komplekse. Duke qenë se masat ekzekutive parandaluese nuk lejojnë që të<br />
parandalohet formimi i sforcimeve të saldimit, rrjedh rëndësia e materialit, karakteristikat plastike të<br />
të cilit duhet të zbusin sforcimet e krijuara nga saldatura.<br />
3.2 Sforcimet transversale e gjatësore në nyjet kokë më kokë<br />
Shumë studime teoriko – eksperimetale të kryera kanë lejuar të përcaktohet se si ndryshojnë sforcimet<br />
gjatësore dhe transversale të mbetura nga saldimi në nyjet e salduara kokë më kokë dhe të<br />
përcaktohen vlerat e tyre në të dy drejtimet.<br />
Në rastin e saldimit të kampionëve të lirë nga lidhjet e jashtme dhe kështu të lirë që të tërhiqen,<br />
eksperimentet e kryera kanë treguar se për saldimin manual me hark, shpërndarja e sforcimeve σ L dhe<br />
σ T kanë një ecuri si ai që tregohet në figurat 3.2 a dhe b, dhe 3.3 [9],[10].<br />
Në një seksion të çfarëdoshëm transversal x-x ( Fig 3.2 a dhe b) ecuria e sforcimeve të mbetura<br />
gjatësore jepen nga kurba e cila tregon se këto sforcime janë në tërheqje në nyjen e salduar dhe në<br />
zonën menjëherë pranë saj , dhe në shtypje në zonat e jashtme. Eksperiencat gjithashtu kanë treguar se<br />
shpërndarja e sforcimeve gatësore është e njëjtë për të gjitha seksionet transversale, siç tregohet edhe<br />
nga kurba. Nga kjo rrjedh se gjatë një plani gjatësor y-y paralel me aksin e nyjes dhe në një distancë d<br />
të çfarëdoshme nga vetë aksi, sforcimet σ L qëndrojnë konstante dhe me vlerë e cila varet nga distanca<br />
d ( Fig 3.2 b).<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 40
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 3.2 a dhe b. Ecuria e sforcimeve gjatësore në nyjët kokë më kokë.<br />
Në figurën 3.3 jepet shpërndarja e sforcimeve transversale ( të rrotulluara me 90˚ në planin e tyre).<br />
Nga aty shihet se këto sforcime, përgjatë një seksioni të çfarëdoshëm transversal, janë gjithmonë me<br />
të njëjtën shenjë ( kurbat a dhe a’) dhe tamam ato janë në tërheqje në zonën qendrore dhe në shtypje<br />
në zonat e skajshme.<br />
Kjo tregohet nga kurba b e cila përfaqson shpërndarjen e σ T përgjatë një seksioni gjatësor y-y të<br />
çfarëdoshëm.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 41
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 3.3. Ecuria e sforcimeve transversal në xhuntot kokë më kokë<br />
Përfundimet më të rëndësishme që mund të nxirren nga eksperimentet e kryera për studimin e<br />
sforcimeve të mbetura të saldimit mund të përmblidhen në pikat e mëposhtme [11].<br />
Në shpërndarjen e sforcimeve transversale vihet re se:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Sforcimet transversale vështirë që mund të kalojnë 100 N/mm 2 , kur saldohet me tërheqje të lirë. Kur<br />
kampionët inkastrohen paralel me nyjen e salduar, kjo vlerë mund edhe të dyfishohet.<br />
Sforcimet transversale maksimale verifikohen në një shirit mbi aksin e nyjes, ato janë positive (në<br />
tërheqje) në zonën qendrore dhe negative ( në shtypje) në ekstremet e nyjes.<br />
Ngrohja më e gjerë ( saldimi me flakë oksiacetileni ose me procedura që kërkojnë intensitet të lartë të<br />
rrymës elektrike, si me hark të zhytur ose me elektroskorje) prodhon vlera maksimale të sforcimeve<br />
transversale pak më të vogla se ato të prodhuara nga ngrohja më e ngushtë ( saldim me hark me<br />
elektrodë të veshur, MIG, MAG, TIG) në rastin e kampionëve të lirë. Në rastin e kampionëve të<br />
inkastruar ndodh e kundërta, dmth saldimi me hark manual prodhon sforcime transversale më të vogla<br />
se ato të proceseve të mekanizuara të përmendura më lart. Kjo është në harmoni me faktin që tërheqja<br />
transversale tenton të rritet me rritjen e gjerësisë së zonës së ngrohur, dhe kështu është llogjike që<br />
edhe sforcimet që përfaqsojnë këto deformime të penguara, tentojnë të rriten me to.<br />
Skajet e nyjeve rezultojnë zakonisht të shtypura në drejtimin transversal. Kjo shpërndarje e<br />
sforcimeve transversale është një avantazh, sepse i bën më pak të rrezikshme defektet e ekstremiteteve<br />
( zgavra, jovazhdueshmëri e formës, paplotësueshmërinë, etj), të cilat janë shumë më frekuenete në<br />
skaje sesa në zonën qendrore.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 42
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Në shpërndarjen e sforcimeve gjatësore vihet re se:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Sforcimet gjatësore, duke ditur që saldatura kryhet gjithmonë në kushtet e një vetëpengimi të fortë,<br />
kanë vlera të mëdha dhe në nyjet e gjata arrijnë me lehtësi kufirin e elasticitetit të materialit dhe mund<br />
të provokojnë deformime plastike të zonës së salduar.<br />
Saldimi manual me hark prodhon sforcime maksimale më të larta se ato të shkaktuara nga procedura<br />
që karakterizohen nga kontribut termik më i madh. Shpesh në të dyja rastet, por më shpesh në rastin e<br />
harkut manual, kalohet kufiri i elasticitetit.<br />
Zona e saldimit rezulton e tërhequr, ndërsa ato anësore në shtypje.<br />
Sforcimi gjatësor që është pak a shumë konstant përgjatë gjithë nyjes, bëhet zero për arsye të<br />
ekuilibrit në skaje. Pjesa e rënies duket të jetë në rangun 100-200 mm. Copat shumë të shkurtëra kanë<br />
sforcime gjatësore më të vogla.<br />
Inkastrimet paralele me aksin e saldimit nuk kanë praktikisht ndikim në ecurinë dhe në vlerat e<br />
sforcimeve gjatësore.<br />
3.3 Shpërndarja e sforcimeve të brëndshme në drejtim të trashësisë<br />
Siç e kemi theksuar edhe më parë, konsideratat e bëra deri këtu, të marra nga eksperimentet e kryera<br />
tregojnë ecurinë e sforcimeve të mbetura në fibrat sipërfaqsore të kampionëve.<br />
Studime të tjera janë kryer për të analizuar shpërndarjen e sforcimeve të mbetura përgjatë drejtimit të<br />
trashësisë. Në rastin e fletëve të salduara me trashësi më të madhe se 25 mm, edhe sforcimet e<br />
mbetura në drejtimin pingul mund të bëhen të rëndësishme [12].<br />
Në figurën 3.4 jepet shpërndarja, e marrë nga eksperimentet, e sforcimeve të mbetura përgjatë<br />
drejtimit të trashësisë në një nyje kokë më kokë prej materiali çelik me karbon, me përgatitje X të<br />
buzëve, trashësi 36 mm, gjatësi dhe gjerësi 500 mm. Saldimi u krye me elektrodë të veshur duke<br />
salduar nga të dyja krahët në mënyrë të alternuar në mënyrë që të minmizohej deformimi këndor.<br />
Nga figura 3.4 shihet se sforcimet gjatësore dhe transversale janë në tërheqje në zonat pranë<br />
sipërfaqes së kampionit. Sforcimet transversale në shtypje, në zemër të saldaturës, janë prodhuar nga<br />
kryerja e kalimeve të fundit të mbushjes së hapsirës mes buzëve.<br />
Në figurën 3.4 tregohet shpërndarja e sforcimeve të mbetura pingule, të cilat anullohen në sipërfaqet<br />
e kampionit. Edhe pse në këtë rast sforcimet rezultojnë në shtypje, kërkues të tjerë mbështesin<br />
hipotezën se këto sforcime mund të jenë edhe në tërheqje edhe në brendësi të spesorit të salduar, në<br />
mënyrë të veçantë për spesorët e mëdhenj [13].<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 43
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 3.4 Ecuria e sforcimeve të mbetura në drejtim të trashësisë në nyjet e salduara kokë më<br />
kokë<br />
3.4 Studimi i sforcimeve të brendshme në drejtim të trashësisë me FEM<br />
Përveç kërkimeve eksperimetale për të përcaktuar shpërndarjen e sforcimeve të mbetura në nyjen e<br />
saldimit është përdorur edhe teoria e elementëve të fundëm. Për këtë jam bazuar në një model nyjeje i<br />
cili jepet në Figurën 3.5 a [14]. Ky model përfaqson nyjen ndërmjet trupit cilindrik dhe fundit<br />
gjysmësferik të një rezervuari të treguar në Figurën 3.5 b [15].<br />
Kalimet e saldimit janë kryer në mënyrë të alternuar në krahët e kundërt të X në mënyrë që të<br />
parandalohej deformimi këndor. Material i nyjes ishte çelik për konstruksione, i salduar me hark të<br />
zhytur (30 kJ/cm) me material mbushës analog dhe me një parangrohje rreth 100˚C.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 44
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 3.5 Modeli eksperimental ( nyja ndërmjet trupit cilindrik dhe fundit gjysmësferik)<br />
3.4.1 Përshkrimi i modelit me elementë të fundëm<br />
Modelet 3-dimensionale të saldimit për vlerësimin e cikleve termike dhe sforcimeve të mbetura<br />
përdoren gjerësisht si në fushën akademike të studimit ashtu edhe për qëllime komerciale [14].<br />
Modelimi i dhënë këtu më sipër përdor një model termik 3-dimensional të shoqëruar me një model<br />
elasto- plastik për llogaritjen e sforcimeve dhe deformimeve. Modeli u krijua me Comsol Finite<br />
Element. Sforcimet në modelin elasto – plastik për shkak të bymimit termik llogariten pas çdo kalimi.<br />
Pas kalimit të fundit modeli lejohet të ftohet duke na dhënë kështu gjendjen e sforcuar pas saldimit.<br />
Analiza e sforcimeve u krye kundër radhës së saldimit dmth nga metali bazë i ftohtë në drejtim të<br />
burimit të nxehtësisë duke ditur gradientet e temperaturës deri në temperaturën e dhomës. Kjo<br />
garanton që printimi i gjendjes së sforcuar përfundimtare të ketë marrë në konsideratë historinë e<br />
mëparshme të temperaturës dhe gjendjes së sforcuar [16],[17].<br />
3.4.2. Aplikimi i modelit<br />
Vetitë termike të përdorura në model janë të njëjta me ato të çelikut të derdhur. Në mënyrë artificiale<br />
rritet përcjellshmëria termike për temperatura më të larta se 1000˚C, me qëllim kapjen e transmetimit<br />
të nxehtësisë me konveksion në banjon e shkrirë [18] . Nxehtësia latente e shkrirjes u fut në model<br />
duke rritur artificialisht nxehtësinë specifike rreth pikës së shkrirjes. Madhësia e nxehtësisë latente u<br />
testua dhe u gjet se nuk kishte efekt në madhësinë e sforcimeve të mbetura përfundimtare [19]. Burimi<br />
i nxehtësisë u përfaqsua me një burim nxehtësie konvencional dopio ellipsoid, siç rekomandohet edhe<br />
nga literature [20],[21].<br />
Në fig. 3.6 a dhe 3.6 b tregohen sforcimet e mbetura gjatësore në korrespondencë me nivele të<br />
ndryshme të mbushjes së saldimit ( me temperaturë të kalimeve 200˚C) respektivisht në sipërfaqen e<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 45
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
kampionëve ( në drejtimin normal me aksin e tegelit) dhe në drejtimin e spesorit. Këto shpërndarje<br />
janë nxjerrë me analizë elasto – plastike tredimensionale me elementë të fundëm [22].<br />
Pas përfundimit të saldaturës shpërndarja e sforcimeve të mbetura gjatësore në sipërfaqen e kampionit<br />
është treguar në Fig 3.7 a. Mund të vërehet se vlera maksimale është spostuar rreth 20 mm kundrejt<br />
anës së kalimit të fundit. Figura 3.7 b tregon shpërndarjen e sforcimeve të mbetura gjatësore në<br />
drejtim të spesorit në korrespondencë me aksin e tegelit dhe në dy distanca të ndryshme nga aksi. Siç<br />
tregon figura 3.7, ndërsa në sipërfaqen e jashtme të saldimit sforcimet e brëndshme gjatësore janë<br />
positive në vlerë të vogël, vlerën e tyre më të lartë e kanë në një thellësi të caktuar , në<br />
korrespondencë me disa shtresa të kalimeve.<br />
Figura 3.6 a dhe b. Ecuria e sforcimeve të mbetura gjatësore në funksion të niveleve të<br />
ndryshme të mbushjes me saldim<br />
Përsa kemi parë më sipër rezulton evidente vështirësia për të gjetur shpërndarjen efektive të<br />
sforcimeve të mbetura, e lidhur ngushtë me rastet e veçanta dhe e ndikuar nga një numër i madh<br />
faktorësh. Nga ana tjetër, për arsye mbrojtëse, normativat konsiderojnë sforcime të brëndshme ideale<br />
konstante dhe të barabarta me kufirin e elasticitetit të materialit, si në fushën e mekanikës së<br />
frakturës, ashtu edhe në atë të lodhjes e tensokorrozionit.<br />
Në kushte të tilla, duke qenë ndonjeherë shumë mbrojtëse, me qëllim shfrytëzimin sa më të mirë të<br />
materialit, merret shtytje për të vazhduar studimet për një vlerësim më të saktë të gjendjes së sforcuar<br />
në raste të veçanta praktike.<br />
Për këtë do të ilustrojme më poshtë disa raste tipike të shpërndarjes së sforcimeve të saldaturës.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 46
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 3.7 a dhe b. Krahasimi i shpërndarjes së sforcimeve ( vlerat eksperimentale dhe vlerat<br />
e llogaritura me FEM)<br />
3.5 Raste tipike të shpërndarjes së sforcimeve<br />
3.5.1 Saldimi perimetral i objekteve nëpër fletë.<br />
Figura 3.8 tregon një saldim ndërmjet një cope rrethore dhe një flete të përgatitur me vrimë, rast tipik<br />
saldimi gjatë riparimeve. Në figurën 3.8 b tregohet skematikisht shpërndarja e sforcimeve radiale dhe<br />
tangenciale të cilat rezultojnë të larta në vecanti në korrespondencë me tegelin, prej nga shpesh në<br />
këtë zonë kemi edhe çarje.<br />
Figura 3.8 a dhe b. Shpërndarja cilësore e sforcimeve të mbetura për efekt të saldimit të një<br />
arnë rrethore.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 47
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
3.5.2 Trarët e salduar<br />
Po japim këtu më poshtë shpërndarjen e sforcimeve të mbetura gjatësore në trarët e salduar me profil<br />
T, dopio T dhe kuti ( fig 3.9).<br />
Figura 3.9 Shpërndarja e sforcimeve të mbetura gjatësore për shkak të saldimit në trarët e<br />
përbërë.<br />
3.5.3 Nyje perimetrale ndërmjet tubash<br />
Shpërndarja e sforcimeve të mbetura në një nyje perimetrale ndërmjet tubave varet nga diametri dhe<br />
nga trashësia e murit të tubit, nga përgatitja dhe nga radha e saldimit [23].<br />
Matjet janë bërë me ekstensiometër në tuba çeliku me markë API 5L X52 PSL 2, me diametër 18”<br />
(457 mm) dhe me spesor 9.52 mm, duke marrë shpërndarjen e fig. 3.10. Në këto eksperimente është<br />
përdorur saldimi me procedure TIG me ambient gazi inert për mbrojtjen e tegelit edhe nga brënda<br />
tubit.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 48
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 3.10 Shpërndarja e sforcimeve mbetëse gjatësore (a) dhe transversale (b) në saldimin e<br />
tubave prej çeliku me pak karbon (API 5L X52 PSL 2)<br />
Gjithashtu të tjera eksperimente janë bërë për të studiuar ecurinë e sforcimeve të mbetura në rastin e<br />
tubave prej çeliku rezistent ndaj temperaturave të larta me përmbajtje të lartë Cr, me markë ASME SA<br />
335 P11 ( diametri i jashtëm 4” ose 114,3 mm dhe trashësia 8,56 mm) me saldim manual me<br />
procedure TIG në pozicion fiks me aksin horizontal. Saldimi u krye me 5 kalime me nxehtësi të futur<br />
përkatësisht (4.5, 3.6, 5.28, 9.24, 8.58 kJ/cm) dhe me kënd të përgatitjes së buzëve 60˚ e me distancë<br />
2-4 mm ndërmjet tyre. Gjatë gjithë kohës së saldimit u krye një parangrohje prej 100˚C. Me rëndësi<br />
ishte edhe matja e fortësisë pas saldimit. Kjo u krye në tre zona, në metalin bazë, ne zonën e prekur<br />
termikisht dhe në vetë tegelin e saldimit. Duke parë se fortesia në zonën termikisht të prekur dhe në<br />
tegelin e saldimit kalonte vlerat prej 225 HV u krye një trajtim termik pas saldimit me ngrohje me<br />
shpejtësi 200 C/h deri në temperaturën 655˚C, mbajtje në këtë temperaturë për 30’ dhe me pas ftohje<br />
me të njëjtën shpejtësi 200 C/h. Rezultatet e shpërndarjes së sforcimeve të mbetura jepen në fig. 3.10<br />
dhe në figurën 3.11 jepet pamja e tegelit e marrë nga radiografia.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 49
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 3.10. Ecuria e sforcimeve të mbetura në saldimin kokë më kokë të tubave të çelikut me<br />
markë ASME SA 335 P11<br />
Fig3.11. Radiografia e tegelit të saldimit<br />
Duket qartë nga të dy eksperiencat, se gjendjet me sforcime më të larta, si për sforcimet mbetëse<br />
gjatësore ashtu edhe për ato transversale, manifestohen në sipërfaqen e brendshme dhe janë në<br />
tërheqje. Një shpjegim i kësaj mund ti jepet duke konsideruar gradientët e ndryshëm termik të të dy<br />
sipërfaqeve gjatë ftohjes. Në fakt në rastin e dytë është verifikuar në mënyrë eksperimentale që pas<br />
depozitimit të kalimit të fundit, gjatë ftohjes, për shkak të shkëmbimit më të lartë të nxehtësisë nga<br />
jashtë, faqja e brendshme gjithmonë ndodhet në një temperaturë më të lartë rreth 80˚C në krahasim<br />
me faqen e jashtme, duke u nisur që prej temperaturave ( rreth 850˚ - 900˚C) poshtë të cilave janë të<br />
rëndësishmë diferencat e vlerave të kufirt të rrjedhshmërisë në lidhje me temperaturën.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 50
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
KAPITULLI IV<br />
4. PASOJAT E TËRHEQJES DHE SFORCIMEVE TË BRENDSHME<br />
4.1 Sjellja e nyjeve të ngarkuara gjatë shërbimit<br />
Kemi parë më sipër se si sforcimet mbetëse të saldimit mund të arrijnë vlera shumë të mëdha aq sa të<br />
kalojnë edhe kufirin e elasticitetit të materialit, kryesisht në drejtimin gjatësor përgjatë aksit të<br />
saldimit. Kur në kushtet e shërbimit forcat e jashtme ngacmojnë copën ose strukturën e salduar,<br />
sforcimeve ekzistuese të saldimit i mbivendosen ato që vijnë nga ngarkesat e jashtme. Nëse këto të<br />
fundit i kundërshtojnë të parat, natyrisht që këto zvogëlohen ose edhe mund të anullohen. Ky është<br />
rasti më i favorshëm që shfrytëzon dobinë e parangarkimit. Në rast të kundërt nëse të dy sforcimet, i<br />
saldimit dhe i shërbimit, kanë të njëjtin kah, ato mblidhen dhe mund të kalojnë kufirin e<br />
rrjedhshmërisë duke provokuar kështu deformime plastike [24].<br />
Në këtë rast të fundit një studim cilësor i sjelljes së materialit na lejon që të nxjerrim disa konsiderata<br />
të rëndësishme.<br />
4.1.1 Ngarkesa në tërheqje<br />
Le të konsiderojmë dy fletë çeliku të butë të salduara kokë më kokë dhe kështu subjekt i një sistemi<br />
sforcimesh mbetëse. Në veçanti sforcimet gjatësore ( që janë edhe ato më të mëdhatë) rezultojnë në<br />
tërheqje në zonën qendrore të nyjes dhe në shtypje në atë anësore. Si model mekanik ekuivalent për<br />
përfaqsimin e një nyje të salduar si më sipër mund të shërbejë një sistem prej tre shufrash çeliku të<br />
izoluara nga njëra tjetra me sjellje elastike – perfekte plastike ( Fig. 4.1).<br />
Figura 4.1 Ekuivalenca ndërmjet modelit mekanik (a) dhe nyjes së salduar (b)<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 51
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Të tre shufrat janë të lidhura nga dy traversa të supozuara pafundësisht të ngurta. Shufra qendrore<br />
është e filetuar në njërin fund të saj dhe kalon lart nëpërmjet një vrime në traversën e sipërme. Duke<br />
shtërnguar dadon, ajo rezulton e ngarkuar në tërheqje, ndërsa dy shufrat anësore për arsye të ekuilibrit<br />
punojnë në shtypje. Imagjinojmë ta shtërngojmë dadon derisa sforcimi në shufrën e mesit të arrijë<br />
kufirin e rrjedhshmërisë. Kështu mund të arrihet analogjia e modelit me gjendjen e sforcuar të nyjes së<br />
salduar kokë më kokë.<br />
Në këto kushte nëse Q është ngarkesa që rrjedh nga veprimi i dados si dhe A a dhe A b seksionet e<br />
shufrave, sforcimet në to do të jenë:<br />
<br />
A<br />
Q / A a<br />
<br />
B<br />
Q / 2Ab<br />
Përderisa kemi supozuar se sforcimi në shufrën e mesit arrin vlerën e kufirit të rrjedhshmërisë do të<br />
kemi:<br />
<br />
A<br />
rr<br />
Nëse tani aplikojmë në model një ngarkesë P në tërheqje paralel me tre shufrat, ajo do të provokojë në<br />
shufrën qendrore një rrjedhje plastike së ciles i korrespondon një deformim permanent me një sforcim<br />
konstant:<br />
<br />
Q /<br />
A<br />
A a<br />
<br />
rr<br />
Ndërsa shufrat anësore do të zgjaten në mënyrë elastike dhe gjendja e tyre e sforcuar modifikohet si<br />
më poshtë:<br />
<br />
B<br />
Q<br />
/ 2A<br />
b<br />
P / 2A<br />
b<br />
<br />
P Q<br />
2A<br />
b<br />
Vlera maksimale e ngarkesës P që mund të mbahet nga struktura, e parangarkuar nga veprimi i dados,<br />
nëse duam të evitojmë deformimet permanente në të gjithë sistemin, është ajo që shpie në kufirin e<br />
rrjedhshmërisë edhe sforcimet në shufrat e jashtme.<br />
Duke e zgjidhur relacionin e mësipërm në lidhje me P do të kemi:<br />
P 2A<br />
B<br />
b<br />
Q<br />
Duke pranuar<br />
Do të marrim<br />
<br />
P<br />
B<br />
rr<br />
2A<br />
max<br />
<br />
rr<br />
b<br />
Q<br />
Përderisa<br />
Q rr<br />
Aa<br />
Pmax<br />
<br />
rr<br />
(2Ab<br />
Aa<br />
)<br />
Relacioni i fundit tregon se ngarkesa maksimale që mban modeli në kushtet e hipotezuara është e<br />
njëjtë me atë që do të mbante në mungesë të gjendjes së parangarkuar.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 52
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Si përfundim sforcimet mbetëse të saldimit nuk e ndryshojnë aftësinë mbajtëse statike të nyjes së<br />
salduar, sepse materiali është në gjendje të modifikojë shpërndarjen e sforcimeve nëpërmjet rrjedhjes<br />
plastike.<br />
Le të shqyrtojmë tani grafikisht sjelljen e modelit të parangarkuar në mënyrë që shufra e qendrës te<br />
ketë kaluar kufirn e elasticitetit, si pasojë e veprimit të forcës P.<br />
Fenomeni mund të studiohet në mënyrë të thjeshtë duke konsideruar radhën e fazave të ndryshme të<br />
ngarkimit në diagramën (σ – ε) të figurës 4.2.<br />
Gjendja e parangarkuar, korrespondente me sforcimet e mbetura gjatësore të saldimit, jepet nga pika<br />
A në diagramë, për shufrën qendrore ( sforcime në tërheqje të barabarta me kufirin e rrjedhshmërisë)<br />
dhe nga pika B për secilën nga shufrat anësore ( sforcime në shtypje në zonën elastike). Pozicioni i<br />
pikës B varet nga vlera e raportit 2A b /A a.<br />
Pas aplikimit të forcës P në të gjithë sistemin , shufra qendrore pëson një zgjatje plastike dhe pika<br />
përfaqsuese e gjendjes së sforcuar spostohet në A’, ndërsa shufrat anësore pësojnë një zgjatje elastike<br />
që sposton pikën përfaqsuese në B’. Për arsye të natyrshme harmonie, të varura nga supozimi i<br />
ngurtësisë së traversave, spostimet e hufrave duhet të jenë të njëjta.<br />
Figura 4.2 Modifikimi i sforcimeve gjatësore në një nyje të salduar pas aplikimit të një<br />
ngarkese të jashtme<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 53
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Nëse në këtë pikë hiqet ngarkesa P, shufrat anësore tentojnë të anullojnë deformimin elastik<br />
paraardhës dhe për këtë pika përfaqsuese spostohet nga B’ në B’’, duke rikuperuar deformimin ε’’.<br />
Edhe shufra qendrore për harmoni shkurtohet në mënyrë elastike dhe pika përfaqsuese e gjendjes së<br />
sforcuar spostohet në A’’. Pra si pasojë e aplikimit të përkohshëm të ngarkesës P, pika përfaqsuese e<br />
gjendjes së sforcuar e shufrës qendrore ka kaluar në një nivel sforcimesh inferior në krahasim me atë<br />
para aplikimit të ngarkesës.<br />
Për korrespondencë ndërmjet sjelljes së modelit të studiuar dhe një nyjeje të salduar, rrjedh që<br />
aplikimi i përkohshëm i ngarkesës sjell në një ulje të nivelit të sforcimeve të mbetura të shkaktuara<br />
nga saldatura.<br />
Eksperimentet e kryera për këtë qëllim në fletët e salduara kanë treguar që përfundimet cilësore të<br />
marra si më sipër gjejnë një përputhje efektive me fenomenet reale.<br />
Mund të jetë interesante në këtë pikë, të llogarisim madhësinë maksimale të zgjatjes për të vlerësuar<br />
se ajo nuk sjell përforcime të rrezikshme. Për këtë qëllim , supozohet se material i shufrave është një<br />
çelik i butë me σ rr = 240 N/mm 2 dhe që seksioni i të tre shufrave është i njëjtë.<br />
Duke ju referuar figurës 3.2 rezulton se σ A = 240 N/mm 2 dhe σ B = 120 N/mm 2 .<br />
Madhësia maksimale e ε’ sipas ligjit të Hooke është:<br />
' A<br />
B<br />
/ E 360N<br />
/ mm<br />
2<br />
/ 21*10<br />
4<br />
N / mm<br />
2<br />
1,7 *10<br />
3<br />
Pra zgjatja maksimale në përqindje rezulton vetëm 0.17 %, vlerë kjo që nuk rrezikon përforcimin.<br />
Në përfundim, kemi gjetur këtu justifikimin, pse verifikimet statike për një nyje të salduar normalisht<br />
kryhen duke konsideruar si gjendje të sforcuar konvencionale vetëm atë që rrjedh nga ngarkesat e<br />
aplikuara dhe nuk interesohen krejtësisht për gjendjen e sforcuar të mbetur pas saldimit e prezente në<br />
nyje. Kjo mënyrë procedimi bazohet në koncepte analoge me atë të llogartjes nga shkatërrimi, duke<br />
konsideruar faktin që ngarkesa e shkatërrimit për nyjen nuk rezulton e ndikuar nga sforcimet e<br />
mbetura.<br />
Nuk mund të themi të njëjtën gjë për verifikimin e elementëve strukturalë që mund të jenë subjekt të<br />
fenomeneve të mosqendrueshmërisë së ekuilibrirt. Në këto verifikime prania e sforcimeve të mbetura<br />
loz një rol shumë të rëndesishëm.<br />
4.1.2 Ngarkesa në shtypje<br />
Nëse do të kishim ekzaminuar modelin e mësipërm hap pas hapi, me rritjen e ngarkesës së aplikuar,<br />
do të vërenim një sjellje jolineare të sistemit që në vlerat më të vogla të ngarkesës së aplikuar, tamam<br />
për shkak të gjendjes fillestare të parasforcuar, dmth të sforcimeve mbetëse [25].<br />
Një metodë eksperimentale për të vënë në evidencë këtë fenomen është prova në shtypje e kolonave<br />
profiluara (“stub column test”), që lejon një verifikim indirekt të pranisë së sforcimeve të mbetura dhe<br />
të influencës tyre në lidhjen themelore sforcime – deformime globale të materialit.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 54
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.3 Prova në shtypje me kampionë të profiluar<br />
Prova ( Fig 4.3) në thelb evidenton uljen e kufirit të proporcionalitetit të të gjithë seksionit transversal<br />
(σ p ) në krahasim me vlerën e matur në kampionë të thjeshtë të marrë prej materialit (σ 0 ). Kjo ulje<br />
shkaktohet nga plastifikimi, i cili manifestohet para arritjes së kufirit të rrjedhshmërisë të çelikut, për<br />
shkak të sforcimeve mbetëse në shtypje.<br />
Në planin “sforcime mesatare (σ m ) – deformime të aplikuara (ε a )”, kurba karakteristike e kësaj prove<br />
në shtypje globale ka nje lakore që fillon për σ p < σ 0 dhe që rakordohet me pjesën e pastër plastike të<br />
provës së kryer në një kampion të vetëm, atëhere kur seksioni është krejtësisht i plastifikuar.<br />
Eksperimentet e kryera deri më tani kanë treguar që diferenca ndërmjet kufirit të rrjedhshmërisë të<br />
çelikut σ 0 dhe kufirit të proporcionalitetit të të gjithë seksionit σ p korrespondon tamam me vlerën<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 55
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
maksimale të sforcimeve të mbetura në shtypje σ R në skajet e fletëve ose në qendrën e murit të<br />
seksionit.<br />
Gjithmonë nga prova në shtypje globale merret diagrama e ( fig 4.3) “moduli tangent mesatar (E tm ) -<br />
deformime të aplikuara (ε a )”, që fillon me vlerën e modulit elastik (E) për vlera të vogla të<br />
deformimeve dhe me shpejtësi fillon të zvogëlohet për shkak të plastifikimit të prodhuar nga prania e<br />
sforcimeve të mbetura, derisa bëhen zero në regjim plastifikimi të plotë.<br />
Në rastin e shufrave në shtypje zvogëlimi i modulit tangent në krahasim me modulin elastik është<br />
përgjegjës i uljes së kurbës kritike reale në krahasim me parashikimet e teorisë klasike të Eulerit.<br />
Nëse analizohet fenomeni i paqëndrueshmërisë për ngarkesat e punës të kollonave duke ndjekur<br />
teorinë e Shanley, e cila lidh sforcimet kritike me modulin tangent sipas formulës:<br />
2<br />
/ <br />
krt<br />
E t<br />
mund të krijohet cilësisht një ide e degradimit të prodhuar nga prania e sforcimeve të mbetura në<br />
kapacitetin mbajtës të elementit. Akoma cilësisht mund të merret me mend në çfarë mase ky degradim<br />
varet nga plastifikimet lokale që verifikohen në regjimet elasto- plastike prej mbledhjes së sforcimeve<br />
të mbetura në shtypje dhe atyre prej ngarkesave të jashtme të cilat dobësojnë seksionin në zonat më<br />
aktive ( skajet e fletëve) në dëm të ngurtësisë në përkulje.<br />
Nën aspektin sasior ndikimi i sforcimeve mbetëse të saldimit në aftësinë mbajtëse të kollonave ka<br />
qenë objekt i studimeve të shumta teorike e eksperimentale. Nga këndvështrimi teorik fenomeni është<br />
analizuar numerikisht nëpërmjet metodave të simulimeve të cilat kanë zëvendësuar aktualisht metodat<br />
klasike dhe janë te drejtuara në mënyrë të veçantë në ekzaminimin e sjelljes së “shufrave industriale”,<br />
dmth të prekura nga të gjitha joperfeksionet e shkaktuara nga proceset e përpunimit industrial [26].<br />
Përveç fenomenit të qëndrueshmërisë së kollonave, ndikimi jo i favorshëm i sforcimeve mbetëse në<br />
fenomene të tjera të qëndrueshmërisë ( si p.sh përkulës – përdredhës i trarëve) është studiuar në<br />
shumë kërkime eksperimentale.<br />
Megjithkëto është e detyrueshme të saktësojme që jo gjithmonë prania e sforcimeve mbetëse zvogëlon<br />
aftësinë mbajtëse. Në rastet e tegelave të saldimit të depozituara në skajet e fletëve ose kur piastrat e<br />
fletëve janë prerë me flakë, manifestohen në skajet e fletëve sforcime mbetëse në tërheqje që<br />
prodhojnë një efekt të dobishëm kur elementi është i ngarkuar në shtypje, të tillë që aftësia mbajtëse<br />
mund të rezultojë e njejtë ose edhe më e madhe se ajo e profilit analog të petëzuar.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 56
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
4.2 IDENTIFIKIMI I DIFEKTEVE NË STRUKTURAT METALIKE PËR SHKAK TË<br />
SFORCIMEVE TË MBETURA NË PROCESIN E SALDIMIT DHE RIPARIMI I TYRE<br />
4.2.1 Të përgjithshme<br />
Në ditët e sotme përdorimi i strukturave prej çeliku ka marrë një zhvillim të madh. Për mbrojtjen e<br />
tyre nga korrozioni merren masa mbrojtëse, në përgjithësi përdoret zinkimi në të nxehtë. Por shpesh<br />
moszbatimi i parametrave të proceseve teknologjike, si dhe mungesa e një plani të mirë të kontrollit të<br />
cilësisë bëhen shkak që të kemi defekte të ndryshme në strukturat metalike dhe mosgjetja në kohë e<br />
tyre bëhet shkak për shkatërrimin e tyre. Pikërisht humbja e këtyre koordinatave teknike kanë çuar<br />
edhe në problemin që do të trajtohet në vijim.<br />
Këtu më poshtë do të tregojmë mënyrën e identifikimit dhe diagnostifikimin e çarjeve në struktura<br />
metalike të galvanizuara (me zink) në të nxehtë. Shkak i këtyre çarjeve ishin deformimet mbetëse të<br />
saldimit. Gjithashtu do të përshkruhen edhe metodat joshkatërruese të përdorura për kontrollin e<br />
këtyre kollonave me qëllim gjetjen e mikroçarjeve te tjera në zonën përreth defektit si edhe testimet<br />
shkatërruese dhe vrojtimet kristalografike të kryera në laborator, mbi kampione të marra nga kolona e<br />
dëmtuar, me qëllim verifikimin e karakteristikave të materialit të përdorur si edhe gjetjen e defekteve<br />
të ndryshme strukturore të lindura gjatë procesit të prodhimit, saldimit ose galvanizimit të tyre. Më tej<br />
do të tregohet metodologjia e analizës së proceseve të prodhimit të kolonës, duke përcaktuar kështu<br />
shkaqet potenciale që kanë shpënë në çarjen e kolonës. Në fund do të jepen edhe zgjidhjet<br />
konstruktive e aksionet korrigjuese të përdorura për riparimin e kolonës dhe rivendosjen e<br />
karakteristikave fiziko-mekanike të saj. Për të kontrolluar këtë zgjidhje konstruktive u përdorën<br />
metodat analitike dhe ato me elemente të fundëm FEM. Për llogaritjen me elemente të fundëm u<br />
përdor programi Straus 7 bazuar në Eurocodin 3.<br />
4.2.2 Detektimi i çarjeve dhe aksionet korrigjuese për eliminimin e tyre.<br />
Kollonat metalike mbajtëse te defektuara jane pjesë e një ndërtese industriale në TEC-in e Vlorës.<br />
Detektimi i këtyre çarjeve u bë pas montimit të kolonave në pozicionet e tyre përfundimtare dhe prej<br />
aty filloi faza e analizës së shkakut të këtyre çarjeve.<br />
Materiali i përdorur ishte S275JR, çelik jo i lidhur për qëllime strukturale.<br />
Kollonat ishin kollona të përbëra prej dy pjesëve kryesore IPE 400 të lidhura me profile U 100x50<br />
mm dhe L 80x80 mm në formën e kapriatës. Pas matjeve të kryera u vu re se çarjet kishin një gjatësi<br />
rreth 10 cm dhe ndodheshin në dy kollona saktësisht në të njëjtën lartësi nga bazamenti, rreth 1.3 m, të<br />
vendosura si në murin e kolonës, ashtu edhe në dy fletët e saj.<br />
Për të ndaluar përparimin e mëtejshëm të çarjes në të dy anët e saj u bënë dy vrima të vogla (Figura<br />
4.4). Gjithashtu u kontrollua zona 250 mm rreth tyre me teste joshkatërruese me pjesëza magnetike<br />
(Figura 4.5) për të verifikuar nëse do të kishim dhe mikroçarje të tjera në atë zonë.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 57
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.4 Hapja e vrimave për ndalimin e çarjes<br />
Figura 4.5 NDT me pjesëza magnetike<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 58
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Rezultati i testeve joshkatërruese ishte pozitiv në faktin se nuk u gjenden mikroçarje të tjera në zonën<br />
përreth, si edhe në zona të tjera në lartësi të ndryshme të kolonës.<br />
Shkaqet e çarjeve të verifikuara mund të ishin të ndryshme, më të mundshmet ishin:<br />
1. Materiali bazë i kolonës nuk ishte sipas specifikimeve teknike.<br />
2. Fabrikimi i tyre, pra parametrat dhe mënyra e saldimit mund të kishin qenë të gabuara.<br />
3. Parametrat e zinkimit në të nxehtë (temperatura dhe koha e qëndrimit në vaskë) mund të kishin qenë<br />
të gabuara.<br />
Verifikimi i sa më sipër filloi të bëhej në rrugë paralele, për të pasur në një kohë sa më të shkurtër<br />
informacionin e duhur dhe për të gjetur më pas zgjidhjen e problemit. Analizat e procesit të fabrikimit<br />
kanë evidentuar shkakun e mundshëm të një defekti të tillë. Gjatë fazës së saldimit të kolonës ka<br />
ndodhur një përkulje e brendshme e bazës së pafiksuar të kolonës me një vlerë rreth 15-20 mm, për<br />
shkak të saldimit të pllakave dhe L-ve mbajtëse në komponenten vertikale. Mosvendosja e lidhjeve të<br />
nevojshme në fundin e kolonës dhe radha e gabuar e kryerjes së saldimit ka shpënë në tërheqjen e saj.<br />
Për ta rikthyer kolonën në formën korrekte gjeometrike në bazën e kolonës është salduar një profil<br />
dhe pastaj me anë të një kriku hidraulik është ushtruar forcë në gjendje të ftohtë, duke krijuar kështu<br />
tensione të brendshme të cilat kanë vlerën maksimale në zonën e salduar. Kuptohet që deformimi i<br />
kolonës në gjendje të ftohtë, me vlera të larta të kufirit të rrjedhshmërisë së materialit, ka shpënë në<br />
instalimin e sforcimeve të brendshme me vlera të konsiderueshme, pranë tegelit të saldimit. Kjo<br />
procedurë është në kundërshtim me rekomandimet e dhëna këtu më sipër. Më pas gjatë procesit të<br />
galvanizimit, zhytja në banjë të ngrohtë zinku dhe më pas ftohja ka çliruar këto tensione të<br />
brendshme, dhe për pasojë gjatë transportit dhe shkarkimit të kolonave ka filluar çarja e tyre [27].<br />
4.2.3 Modelimi i kollonës dhe llogaritja e gjendjes së sforcuar me metoda numerike (FEM).<br />
Për t’u përafruar me gjendjen hipotetike të dëmtimit të kolonës, në fundin e saj aplikohet një<br />
zhvendosje 20 mm (Figurë 4.6); si rrjetë përdoren elementet horizontale të kolonës; për nyjë janë<br />
zgjedhur pllakat pranë seksionit kritik të kolonës [28]..<br />
Për këto llogaritje u përdor softi struktural Straus 7, me ndihmën e të cilit u realizua kontrolli i<br />
gjendjes së sforcuar në seksionin kritik.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 59
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.6 Modelimi i kollonës për llogaritje me elementë të fundëm<br />
Në figurën 4.7 jepet shpërndarja e sforcimeve në pjesën e poshtme të kollonës, ndërsa në figurën 4.8<br />
jepet shpërndarja e sforcimeve në seksionin kritik, rezultate te marra drejtpërsëdrejti nga softi<br />
llogaritës.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 60
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.7. Sforcimet në pjesën e poshtme të kollonës.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 61
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.8. Shpërndarja e sforcimeve në seksionin kritik<br />
Pasi u bënë llogaritjet e kolonës me metodën e përshkruar më sipër u vu re se sforcimi maksimal në<br />
seksionin kritik ishte 250 MPa, pranë kufirit të rrjedhshmërisë së materialit.<br />
Tensioni maksimal në përforcuesen horizontale ishte 134 MPa, ndërsa në përforcuesen diagonale ishte<br />
141 MPa, në elementët pllakë 171 MPa në pikën e Gausit dhe -235 MPa në pikën e tehut [29].<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 62
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Edhe pse sforcimet në seksionin kritik ishin më të ulëta se kufiri i soliditetit të materialit,<br />
bashkëveprimi i proceseve të saldimit dhe të galvanizimit në të nxehtë mund të shpjegonin formimin e<br />
çarjeve të vërejtura.<br />
4.2.4 Verifikimi i vetive fizike-mekanike të materialit bazë të kollonës me anë të provave<br />
shkatërruese<br />
Në funksion të idesë se ndoshta materiali i përdorur nuk ishte sipas specifikimeve teknike u shkua më<br />
thellë në këtë drejtim duke testuar me prova shkatërruese kampione të marra, si nga zona me defekt,<br />
ashtu edhe nga ajo e padefektuar e kolonës. Përveç provave mekanike do të bëhej edhe ekzaminimi<br />
kristalografik i strukturës të kampioneve të marra.<br />
Të dy kampionët e marrë iu nënshtruan testeve të njëjta si më poshtë:<br />
1. Dokumentacioni fotografik:<br />
2. Ekzaminimi mikrografik, për të parë nëse në zonën përreth çarjeve do të kishim edhe ndryshime<br />
strukturore.<br />
3. Prova në tërheqje<br />
4. Prova në goditje çekiçi i “Sharpit”<br />
5. Përcaktimi i trashësisë së shtresës së zinkut për njësi të sipërfaqes<br />
Figura 4.9 Kampioni i marrë nga pjesa e padifektuar e kollonës<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 63
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.10 . Kampioni i marrë nga pjesa e difektuar e kollonës<br />
Prova në tërheqje<br />
Rezultatet e testit jepen në tabelën 4.1.<br />
Marka Pozicioni a/trashësia<br />
b/gjerësia<br />
seksioni<br />
ReH<br />
Rm<br />
Ε<br />
mm<br />
mm<br />
mm 2<br />
N/mm 2<br />
N/mm 2<br />
%<br />
T1<br />
gjatësor<br />
me traun<br />
12.9 19.9 256.71 331.50 470.90 33.33<br />
Tabela 4.1 Rezultati i testit për provën në tërheqje<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 64
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Prova në goditje<br />
Rezultatet e testit jepen në tabelën 4.2.<br />
Marka Pozicioni a/trashësia<br />
b/gjerësia<br />
Temperatura<br />
Energjia<br />
Mesatarja<br />
mm<br />
mm<br />
°C<br />
J<br />
J<br />
B1(*) KV in PM 10.00 10.00 -7 186 158<br />
B2(*) KV in PM 10.00 10.00 -7 152<br />
B3(*) KV in PM 10.00 10.00 -7 135<br />
.<br />
Tabela 4.2. Rezultati i testit për provën në goditje (Çekici i Sharpit)<br />
Shënim: (*) kampioni është marrë në fletën e kollonës<br />
Përcaktimi gravimetrik i masës së njësisë së sipërfaqes së veshjes së materialeve ferroze gjatë<br />
zhytjes në banjë të nxehtë zinku.<br />
Rezultatet e testit jepen në Tabelën 4.3.<br />
Kampioni<br />
Masa e kampionit<br />
para heqjes së<br />
veshjes<br />
(g)<br />
Masa<br />
kampionit<br />
e<br />
pas heqjes së<br />
veshjes<br />
(g)<br />
Madhësia e<br />
sipërfaqes<br />
së ekspozuar<br />
të kampionit<br />
(mm 2 )<br />
Masa e njësisë<br />
së sipërfaqes<br />
gjatë zhytjes<br />
në të nxehtë<br />
(g/m 2 )<br />
Spesori<br />
shtresës<br />
zinkut<br />
(μm)<br />
i<br />
së<br />
Me çarje 88.7045 85.1623 2523.43 1403.72 194.96<br />
Tabela 4.3 Rezultati i testit për përcaktimin gravimetrik të masës së njësisë së sipërfaqes së<br />
veshjes të materialeve ferroze gjatë zhytjes në banjë të nxehtë zinku<br />
Duke iu referuar rezultateve të testeve shohim se materiali i përdorur ishte në përputhje me kërkesat e<br />
materialit të deklaruar.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 65
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Ekzaminimi Mikrografik i Strukturës<br />
Kampioni i marrë nga pjesa pa defekte e kollonës<br />
Në figurën 4.11 tregohet struktura e materialit të kollonës në tre rezolucione të ndryshme. Strukturë<br />
ferritike me ishuj perliti, prani inkluzionesh jometalike me formë të zgjatur.<br />
Figura 4.11 Struktura e zonës pa defekte<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 66
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Kampioni i marrë nga zona e dëmtuar e kollonës<br />
Në fotografi tregohet çarja me vrimë për ndalimin e saj.<br />
Figura 4.12 Fotografi e çarjes me vrimën për ndalimin e saj<br />
Figura 4.13 Siperfaqja e jashtme e çarjes : zona e jashtme e çkarbonizuar për shkak të<br />
zinkaturës<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 67
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.14 Sipërfaqja e brendshme e fletës së profilit me zinkaturë aderente.<br />
Figura 4.15 Sipërfaqja e çarjes me zinkaturë aderente.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 68
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.16 Mikroçarje në afërsi të sipërfaqes së çarjes kryesore<br />
Në figurën 4.16 duke u nisur nga lartë poshtë vërejmë:<br />
<br />
<br />
<br />
Mikroçarje në afërsi të sipërfaqes së çarjes kryesore: ecje ndërkokrrizore.<br />
Zona termikisht e ndryshuar me një mikroçarje, të treguar me kuadrat në foto.<br />
Mikroçarja e zmadhuar e fotos së mësipërme<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 69
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.17 Strukturë ferritike me ishuj perliti, prani përfshirjesh jometalike me formë të<br />
zgjatur<br />
Rezultatet e testeve<br />
<br />
<br />
<br />
Vetitë fiziko-mekanike të materialit bazë ishin në përputhje me vlerat e dhëna në standarde për këtë<br />
material<br />
Analizat e kryera tregojnë se çarjet kanë ndodhur gjatë ose menjëherë pas zhytjes në banjon e zinkut;<br />
ky aspekt evidentohet me zinkun e derdhur në drejtim të sipërfaqes së çarë<br />
Nga sa më sipër është evidente se nuk janë të pritshme çarje të tjera të reja.<br />
4.2.5 Zgjidhja konstrultive e riparimit të kollonave<br />
Pas rezultateve të testeve dhe ekzaminimit kristalografik u krye ndërhyrja në kollonat e dëmtuara<br />
duke vendosur pllaka përforcuese të lidhura me bullona në një anë për fletët dhe në të dy anët për<br />
murin. (Figura 4.18 ). Një lloj garancie për këtë zgjidhje jepte dhe rezultati pozitiv i testimeve<br />
joshkatërruese. Në këtë pikë u kalua në llogaritjen e soliditetit të lidhjes me bullona në mënyrë<br />
analitike dhe me elemente të fundmë [30].<br />
Këto llogaritje u bënë sipas eurokodeve (1, 3, 5, 6) [31].<br />
Materiali i strukturës (profili dhe pllakat) ishin çelik për konstruksione S275JR, ndërsa bulonat 8.8.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 70
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.18 Mënyra e riparimit të kollonës me anë të pllakave të lidhura me bullona.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 71
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
3.2.6 Kontrolli i lidhjeve me bulona<br />
Forcat e jashtme maksimale që veprojnë në kolonë, te marra nga llogaritjet per verifikimin e nderteses<br />
me konstruksione metalike, jepen si më poshtë:<br />
M dz = 4.6 kNm<br />
N d = – 1810.6 kN<br />
M dy = 10.66 kNm<br />
V d = 58 kN<br />
N d ndahet ndërmjet murit të kolonës dhe dy fletëve anësore në përpjesëtim me sipërfaqet e tyre.<br />
Bashkimi në murin e kolonës<br />
Sipërfaqja e murit = 331 x 8.6 = 2846.6 mm²<br />
Sipërfaqja totale e seksionit = 8450 mm²<br />
Forca aksiale: 1810.6 x 2846.6 / 8450 = 609.9 kN<br />
Bulonat 6 M24, klasa 8.8, 2 plane rezistente<br />
Forca prerëse që vepron në bulon:<br />
S d = [(609.6/2 x 6)² + (58/2 x 6)²] 0.5 = 51.0 kN<br />
Llogaritja në prerje e bulonit:<br />
S r = 0.6 x 353 x 800/1.25 = 135.5 kN > 51.0 kN<br />
Për siguri i referohemi dhe zonës me sforcime në tërheqje të bulonit.<br />
Llogaritja në shtypje lokale (trashësia e murit 8.6 mm):<br />
F b,Rd = 2.5 x 275 x 24 x 8.6 / 1.25 x 1000 = 113.5 kN > 2 x 51.0 = 102.0 kN<br />
Kontrolli global i pllakës, trashësia e pllakës 10 mm):<br />
σ = 609600 / 2 x 10 x (250 – 3x24 ) = 171.2 Mpa < 275 MPa<br />
Bashkimi me fletën vertikale të kolonës<br />
Forca aksiale: (1810.6 -609.9) / 2 = 600.35 kN<br />
bulonat 6 M24, klasa 8.8, 1 plan rezistent.<br />
Forca prerëse që vepron te buloni:<br />
S d = 600.35 / 6 + 10.66 / 0.4x6 + 4.6 / 0.1x3 = 100.1 + 4.5 + 15.3 = 119.9 kN<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 72
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Llogaritja në prerje e bulonit:<br />
S r = 0.6x353x800/1.25 = 135.5 kN > 119.9 kN<br />
Për siguri i referohemi dhe zonës me sforcime në tërheqje të bulonit.<br />
Llogaritja në shtypje lokale (trashësia e fletës 13.5 mm):<br />
F b,Rd = 2.5 x 275 x 24 x 13.5 / 1.25 x 1000 = 178.2 kN > 119.9 kN<br />
Kontrolli global i pllakës (trashësia e pllakës 20 mm):<br />
σ = 119900 x 6 / 20 x (180 – 2 x 24 ) = 272.5 MPa < 275 MPa<br />
Rezultatet e marra nga llogaritjet e mësipërme tregojne se kjo zgjidhje ishte e përshtatshme nga ana<br />
konstruktive dhe restauronte kushtet fillestare të kollonës.<br />
4.2.7 Analiza e problemit dhe konkluzione<br />
Nga studimi i kryer nuk ishte e mundur të identifikohej një indikacion i qartë dhe univok përse kishin<br />
ndodhur çarjet në kolona. U verifikua që vetitë fiziko-mekanike ishin në përputhje me vlerat që jepen<br />
nëpër standarde për materialin e dhënë, kështu që supozohet se çarjet janë shkaktuar si pasojë e<br />
veprimit të njëkohshëm të disa faktorëve:<br />
1. Çlirimi i sforcimeve të mbetura nga procesi jo i rregullt i saldimit.<br />
2. Proces jo i përshtatshëm i galvanizimit në të nxehtë (p.sh. parangrohje jo e përshtatshme, koha e<br />
zhytjes në banjë, përbërje ose temperaturë e gabuar e banjës së zinkut ose zhytja disa herë në banjë e<br />
pjesëve me përmasa të mëdha si edhe mënyrat e lidhjes, zgavra të strukturës, fenomeni i brishtëzimit<br />
të metalit, pra humbja e duktilitetit të çelikut në prani të një likuidi të caktuar, kjo dukuri vërehet<br />
pikërisht gjatë zinkimit në të nxehtë (Liquid Metal Embrittlement – LME; Liquid Metal Assisted<br />
Cracking – LMAC), siç evidentohen edhe në literaturën shkencore [32].<br />
3. Trashësia (dhe trashësia e ndryshme e shtresave të zinkuara), si dhe pamja finale e galvanizimit në të<br />
nxehtë, janë rezultat i parametrave të ndryshëm: përbërja kimike e çelikut (në mënyrë të veçantë<br />
përmbajtja e silicit, karbonit dhe fosforit), konditat e sipërfaqes, temperatura dhe përbërja kimike e<br />
zinkut të përdorur në banjë si dhe koha e zhytjes.<br />
4. Megjithatë, trashësia e madhe e veshjes, pamja gri e errët, janë njëlloj me pamjen me shkëlqim në<br />
termat e shkallës së korrodimit atmosferik, siç tregohet edhe në literaturën shkencore.<br />
5. Analizat e kryera tregojnë se çarjet kanë ndodhur gjatë ose menjëherë pas kohës së zhytjes në banjën e<br />
zinkut: ky aspekt evidentohet me zinkun e derdhur në drejtim të sipërfaqes së çarë, kështu duke u<br />
bazuar në verifikimet e mësipërme dhe duke u bazuar në sigurinë e materialit bazë, siç tregohet nga<br />
analizat, ishte evidente se nuk janë të pritshme çarje të tjera të reja.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 73
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
4.3 Raste të rrezikshme për praninë e sforcimeve mbetëse<br />
Le të japim tani shkurtimisht rastet kryesore në të cilat sforcimet e mbetura rezultojnë të rrezikshme.<br />
4.3.1 Shërbim në temperaturë të ulët.<br />
Ndërsa siç kemi parë më lart, prania e sforcimeve të mbetura nuk e modifikon aftësinë mbajtëse të<br />
shkatërrimit të një nyjeje të salduar nën aspektin e sjelljes plastike të materialit, kjo nuk vlen nëse e<br />
njëjta nyje punon në temperaturë të ulët.<br />
Në këtë rast , në të vërtetë, sforcimet mbetëse, duke vepruar në defektet strukturale, mund te<br />
kompromentojnë efiçencën e strukturës së salduar duke shkaktuar kolapsin e saj për thyerje të brishtë<br />
[24].<br />
Shërbimi në temperaturë të ulët për një strukturë të salduar është kritik nëse kemi praninë e<br />
sforcimeve mbetëse.<br />
4.3.2 Përpunime mekanike me heqje ashkle<br />
Shpërndarja e sforcimeve të mbetura brenda një mase metalike të një produkti është e tillë që formon<br />
një sistem në ekuilibër. Për këtë arsye , sforcimet në korrespondencë të një sipërfaqeje të lirë të cilat<br />
veprojnë pingul me sipërfaqen janë zero.<br />
Në vazhdim të perpunimit me heqje ashkle, sforcimet e shpërndara brenda masës së ashklës së hequr<br />
eliminohen. Kjo sjell modifikimin e shpërndarjes së sforcimeve në masën që mbetet, në mënyrë që të<br />
realizohet një konfigurim i ri gjeometrik i sipërfaqes së lirë. Kjo gjë ndodh nëpërmjet deformimeve të<br />
vogla të njëpasnjëshme të sipërfaqeve që punohen të cilat mund të pengojnë të marrim dimensionet e<br />
dëshiruara me tolerancat e dhëna.<br />
Figura 4.19 Shembull i punimit në makina metalprerëse<br />
4.3.3 Tensokorrozioni , brishtëzimi nga hidrogjeni<br />
Dihet tashmë që fenomeni i tensokorrozionit rrjedh nga veprimi i kombinuar i një sforcimi në<br />
tërheqje, më i lartë se një vlerë e caktuar si prag, dhe nga prania e një agjenti korroziv.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 74
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Fenomeni intereson pjesën më të madhe të materialeve metalike të cilët punojnë në ambiente që, në<br />
mungesë së gjendjes së sforcuar të lartpërmendur, do të mund të konsideroheshin jokritike.<br />
Rezulton pra që sforcimet e mbetura mund të rezultojnë shumë të rrezikshme për fillimin e fenomenit<br />
të tensokorrozionit dhe përhapjen e tij deri në një shkatërrim të plotë. Duhet thënë se shkatërrimi nga<br />
tensokorrozioni paraqitet nga ana makroskopike e brishtë, në dallim me atë që ndodh gjatë<br />
shkatërrimit (duktil) të të njëjtit material në mungesë të agjentit korroziv ( Figura 4.20 a dhe b)[25].<br />
Pra duhet të evidentohet rëndësia e çtensionimit nga tensionet e mbetura të saldimit, e cila duhet të<br />
kryhet me vëmendje të veçantë ( dhe kryesisht me trajtimin e duhur termik) sa herë që kemi të bëjmë<br />
me një konstruksion të salduar i cili operon në kushte të favorshme për sulmin nga tensokorrozioni.<br />
Sforcimet e mbetura kanë ndikim negative edhe në fenomenet e brishtëzimit nga hidrogjeni të çelikut,<br />
të titanit, të zirkonit dhe të lidhjeve të tyre. Në përgjithsi brishtëzimi nga hidrogjeni është një fenomen<br />
që provokohet nga absorbimi i këtij elementi, i cili mund të varet nga situata të ndryshme teknologjike<br />
( prodhimi i çelikut, elektroplakatura, pastrim kimik, etj), ose nga kushte specifike të shërbimit ( tipike<br />
rastet e industrisë së naftës e petrokimike).<br />
Është e rëndësishme që të konsiderojmë aspektin e dytë, të rëndësishëm për strukturat e salduara, ku<br />
për prani të sforcimeve në nivele të larta mund të fillojë shkatërrimi edhe për vlera të vogla ngacmimi<br />
të jashtëm. Në përgjithsi efekti i sforcimeve të mbetura si pasojë e saldimit mblidhet me efektet për<br />
shkak të ndryshimeve metalurgjike ( në veçanti kalitja) nga vetë saldimi.<br />
Natyrisht, keto efekte vihen re më shumë sa më e lartë është rezistenca (ose kufiri i elasticitetit) e<br />
materialit. Në fakt mund të vërejmë që, ndërsa një çelik me karbon nuk është praktikisht subjekt i<br />
shkatërrimit për brishtëzim nga hidrogjeni të provokuar nga veprimi i H 2 S, ky fenomen rezulton<br />
gjithmonë e më evident në çeliqet pak të lidhur ose të bonifikuar.<br />
Në bazë të konsideratave të derikëtushme, rezulton akoma evidente, kur parashikohen kushte të tilla<br />
kritike të shërbimit, rëndësia e çtensionimit nga tensionet e mbetura të saldimit në mbrojtje të<br />
besueshmërisë së konstruksionit.<br />
Figura 4.20 a dhe b. Shembuj të tensokorrozionit në çelik austenitik inoksidabël për efekt të<br />
klorureve (a) dhe acidit politionik (b).<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 75
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
4.3.4 Lodhja<br />
Ndikimi i sforcimeve të mbetura në përparimin gjatë lodhjes së një çarje si dhe shpërndarja e<br />
sforcimeve gjatë cikleve të ngarkesës të përsëritura janë tashmë objektiv i një numuri të madh<br />
programi provash.<br />
Duhet të konsiderojmë, që në fillim, që prezenca e gjendjeve të sforcuara mbetëse në nyje të salduara<br />
ndryshojnë raportin efektiv të ngacmimeve në krahasim me atë të aplikuar, me mundësinë, në vecanti,<br />
të një ndryshimi ndërmjet fazave të tërheqjes dhe atyre të shtypjes (dihet që janë të parat më të<br />
rrezikshme, për rezistencën në lodhje të një nyjeje).<br />
Prej kohësh në fakt, përqasja në këtë drejtim tenton të mos konsiderojë shumë raportin e ngacmimit të<br />
aplikuar R, në praninë e sforcimeve të mëdha në tërheqje, sesa madhësinë e ciklit, të kuptuar si<br />
diferencë ndërmjet sforcimit maksimal dhe atij minmal [25].<br />
Figura 4.21 a dhe b Shembuj të shkatërrimit nga lodhja në saldim: skatola e motorit të një<br />
makine garish (a); karpenteri mekanike e salduar (b)<br />
4.4 Masat paraprake dhe mjetet kundër efektit të tërheqjes dhe sforcimeve mbetëse.<br />
Me qëllim që të parandalohen, të reduktohen ose të eliminohen efektet e tërheqjes ose sforcimeve të<br />
tërheqjes tek saldimet, mund të merren në disa raste masa paraprake të dobishme ose mund të<br />
ndërhyet gjatë saldimit me procedura ose trajtime oportune, ose mund të përdoren edhe ndërhyrje<br />
pasi ka përfunduar saldimi.<br />
4.4.1 Masat paraprake para saldimit<br />
Masat paraprake që tekniku i saldimit mund të marrë para se të ekzekutojë një nyje të salduar, me<br />
qëllim që të kundërshtojë efektet e tërheqjes, pa vendosur lidhje të ngurta në copat që do të saldohen,<br />
duhet ti përgjigjen kriterit themelor të “ushqimit të tërheqjes”. Me këtë shprehje kuptohet krijimi i një<br />
kushti të përshtatshëm për të cilin tërheqja mund të kryhet në mënyrën më të lirë të mundshme, duke i<br />
sjellë copat e salduara ekzaktësisht në pozicionin e kërkuar [33].<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 76
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Më poshtë po japim disa nga metodat e rekomanduara për këtë qëllim.<br />
3.4.1.1 Deformimi parandalues<br />
Mund ti jepet copave që do të saldohen një dispozicion ose një deformim të barabartë dhe të kundërt<br />
me atë që do të provokonte tërheqja. Me këtë metodë mjaft të thjeshtë mund të eleminohen efektet e<br />
tërheqjes këndore në nyjet kokë më kokë, T dhe me the [7].<br />
Në rastin e nyjeve kokë më kokë , mjafton që fletët të vendosen me një kënd ( me planin e<br />
mbështetjes, nëse saldohet në plan, ose gjithmonë nga krahu i kundërt me atë që ka kontributin termik<br />
më të madh) në vend që të ishin në të njëjtin plan (Fig. 4.22). Këndi i devijimit, në përgjithsi me<br />
madhësi prej pak gradësh, duhet të përcaktohet rast për rast, sipas procedurës dhe kushteve operative<br />
dhe duke u bazuar në eksperiencën e rasteve identike ose analoge krijohet një referim i sigurtë.<br />
Figura 4.22 Paradeformimi i një nyjeje kokë më kokë për kompensimin e tërheqjes këndore<br />
Në mënyrë të ngjashme në rastin e nyjeve T, të salduar me një tegel këndor, ushqehet tërheqja duke i<br />
vendosur copat me një kënd pak më të madh se ai i kërkuar (pak të hapur në rastet e zakonshme të<br />
nyjeve këndore) (Fig. 4.23). Për nyjet T të salduara simetrikisht me dy tegela këndorë duhet ti jepet<br />
një paradeformim i lehtë fletës së vazhduar, siç tregohet në Fig. 4.23b.<br />
Figura 4.23 Paradeformimi i nyjes T në kompensim të tërheqjes këndore.<br />
Në rastin e nyjeve me teh , gjithmonë sipas të njëjtit kriter, duhet të mbyllet pak këndi ndërmjet dy<br />
fletëve (Fig 4.24).<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 77
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.24 Paradeformimi i nyjeve me teh për kompensimin e tërheqjes këndore<br />
Në dhënien e këtyre deformimeve duhet gjithmonë të kihet parasysh aftësia deformuese e copave ,<br />
elementët më të hollë e më të lirë tentojnë të deformohen më shumë dhe për këtë është mbi to që në<br />
kuadër të parandalimit të ndërhyet më shumë.<br />
Kur duhet të saldohet një tub në një fletë ( Fig. 4.25) me një tegel këndor perimetrik nga jashtë, dy<br />
tërheqje veprojnë të cilat deformojnë nyjen: tërheqja këndore siç e kemi parë për nyjet T dhe tërheqja<br />
gjatësore ( perimetrike) e tegelit të saldimit, i cili tenton të reduktojë gjatësinë e perimetrit të salduar.<br />
Nëse duam që ti parandalojmë këto efekte të tërheqjes , duhet ti japim fletës të mbështetjes të tubit një<br />
kurbëzim të lehtë në kahun e kundërt. Ky paradeformim është në mënyrë të vecantë i dobishëm në<br />
rastin e fletëve të holla të salduara me flakë oksiacetileni.<br />
Figura 4.25 Efekti i tërheqjes në bashkimin e një tubi në një fletë të hollë.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 78
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
4.4.1.2 Krijimi i një zone elastike<br />
Mundet që të ushqejmë tërheqjen transversale duke krijuar në elementin më të deformueshëm një<br />
zonë elastike, që jepet lehtësisht nën veprimin e tërheqjes.<br />
Figura 4.26 Krijimi i një zone elastike për të ushqyer tërheqjen<br />
Shembull të këtyre masave janë treguar në Fig 4.26 (ku është krijuar kinse një valëzim i lehtë në<br />
fletën më të hollë) dhe në (Fig. 4.27 a) në të cilën aplikimi i nyjes buzë më buzë në vend të asaj T, ose<br />
përgatitja e buzëve të ngritura në vend të atyre të drejta në nyjet kokë më kokë (Fig.4.27b), i garanton<br />
nyjes një elasticitet të theksuar për të përballuar dhe ushqyer tërheqjen.<br />
Figura 4.27 Përgatitje që lejojnë elasticitetin e nyjes<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 79
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Në Figurën 4.28 janë dhënë dy përgatitje të përdorura në saldimin e tubave me piastrat tubiere të<br />
shkëmbyesve të nxehtësisë. Kanali rrethor i hapur ka qëllim edhe ushqimin e tërheqjes.<br />
Figura 4.28 Kanal për të ushqyer tërheqjen ( dhe për të barazuar aftësitë termike të buzëve) –<br />
Saldim i kryer me procedurën TIG (a) ose me elektrodë të veshur (b)<br />
Në Fig 4.29 është treguar rasti i vendosjes së një elementi për tu salduar përgjatë gjithë perimetrit të tij<br />
në një fletë të madhe ( rasti i zakonshëm i riparimeve, mbyllja e një vrime inspektimi, etj). Për të rritur<br />
tërheqjen i duhet dhënë fletës një kurbaturë të lehtë në formë kupole, tërheqja e saldaturës periferike<br />
ushtron tërheqje dhe tenton ta drejtojë.<br />
Figura 4.29 Paradeformimi i piastrës së mbylljes<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 80
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
4.4.1.3 Vendosja opportune e tegelit të saldimit<br />
Janë disa raste kur një vendosje opportune e tegelave të saldimit mund të evitojë efektet e<br />
padëshirueshme të tërheqjes. P.sh në lidhjen T të dy tubave (Fig 4.30): me spesorë të hollë, spostimi i<br />
linjës së saldimit nga pozicioni a në pozicionin b , pasi janë përgatitur copat në mënyrë opportune,<br />
duke futur një qafore në tubin vertikal, lejon që të evitohen efektet e padëshirueshmë të tërheqjes<br />
këndore dhe nëse rritet pak diametri i lidhjes në të dy tubat , evitohet ngushtimi prej tërheqjes<br />
gjatësore.<br />
Figura 4.30 Futja e një tubi në një trup cilindrik me mure të hollë<br />
4.4.1.4 Konstruksione me panele të parafabrikuara<br />
Në konstruksionet e salduara komplekse është mirë të procedohet me parafabrikim të pjesëve më të<br />
thjeshta, duke krijuar panele në të cilët është më e lehtë të kontrollohen shtrembërimet dhe të<br />
drejtohen ato. Një herë që kemi këto panele të rregullta rezulton më e lehtë të dominohen dhe të<br />
parashikohen në kompleksin e konstruksionit tërheqjet e përgjithshme. I tillë është rasti psh i<br />
ndërtimit të anijeve ose kaldajave të mëdha, ku përdoren blloqe të parafabrikuara gati për tu bashkuar<br />
mes tyre si edhe ndërtimi i karpenterisë së salduar, si psh kur kemi struktura me kapriata të cilat<br />
shpërbëhen në pjesë të ndryshme që parafabrikohen në ofiçinë dhe pastaj bashkohen mes tyre në<br />
kantier[34].<br />
Në sygjerimin e teknikës së parafabrikimit ndërhyjnë shpesh edhe (ndonjëherë edhe në mënyrë<br />
dominuese) faktorë të tjerë , nga të cilat thjeshtësia dhe ekonomia e ekzekutimit, mundësia më e<br />
madhe e impenjimit të saldaturës automatike dhe në fund nevojat e transportit për pjesët e salduara.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 81
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.31 Shembuj te parafabrikacioneve të marra gjatë montimit të kaldajës të TEC-it të<br />
Vlorës<br />
4.4.2 Masat ekzekutive<br />
Shumë masa mund të merren edhe në vendin e ekzekutimit me qëllim që të kontrollohen ose të<br />
reduktohen tërheqjet duke u zvogëluar kështu sforcimet e tërheqjes. Nevojat konstruktive shpesh<br />
imponojnë që të behet një kompromis ndërmjet sforcimeve dhe deformimeve.<br />
4.4.2.1 Zgjedhja e procedurave të saldimit dhe mënyrave operative<br />
Kemi parë më sipër sesi procedura e saldimit mund të ndikojë si në madhësinë e tërheqjes ashtu edhe<br />
në atë të sforcimeve mbetëse të tërheqjes në një strukturë të salduar.<br />
Tërheqja këndore varet si nga procedura e saldimit ashtu edhe nga mënyra e ekzekutimit, kujdesi më<br />
i madh është ai i saldimit simetrik në lidhje me aksin ose në planin që dëshirojmë të mos deformohet.<br />
Kështu përgatitja në formë X është vecanërisht e këshillueshme për nyjet kokë më kokë, sidomos kur<br />
kanë trashësi që kerkojnë shumë kalime.<br />
Në nyjet T është e mundur që kompensimi i tërheqjes këndore të bëhet duke salduar në të njëjtën kohë<br />
në të dy këndet e kundërt dhe duke penguar deformimin këndor të fletës së vazhduar, në rastin e<br />
nyjeve kryq mjaft që të saldojmë në të njëjtën kohë ose në mënyrë të alternuar në dy këndet e kundërt<br />
në kulm.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 82
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Përsa i përket tërheqjeve transversale kemi parë sesi procedura oksiacetilenike shkakton tërheqje më<br />
të mëdha se ajo me hark dhe si në çdo rast aq më e vogël është tërheqja sa më e vogël është gjerësia<br />
mes buzëve.<br />
Përsa i përket tërheqjeve gjatësore vlejnë konsiderime të njëjta. Duhet të theksojmë se këto tërheqje,<br />
gjithmonë të kundërshtuara nga pjesët e ftohta përreth, tentojnë të gjenerojnë deformime për shtypje<br />
aksiale të vetë pjesëve të ftohta dhe për këtë rezultojnë në mënyrë të veçantë të dukshme për spesorët<br />
e vegjël, të cilët kanë tendencë të valëzohen.<br />
Përsa i përket sforcimeve mbetëse në saldim duhet të dallojmë rastin e copave të lira dhe atë të copave<br />
të penguara. Në rastin e dytë reaksioni i lidhjeve është aq më i madh sa më e madhe të jetë zona e<br />
ngrohur, dmth aq më e madhe do të ishte tërheqja nëse copa do të ishte e lirë, prandaj në këto raste<br />
nuk është se pritet shumë nga mënyrat e operimit.<br />
Këto mënyra operimi mund të jenë efikase në ndryshimin e sforcimeve të tërheqjes nëse copat nuk<br />
kanë lidhje të jashtme, dmth kur saldatura është subjekt vetëm i lidhjeve të brendshme të shkaktuara<br />
nga pjesët më të ftohta të vetë copës. Është verifikuar se në saldimin me hark ndonjë përmirësim<br />
mund të arrihet me kryerjen e saldimit nga qendra në skaje në vend që të kryhet nga njëri skaj në<br />
tjetrin, ose duke përdorur sistemin e blloqeve dhe duke aplikuar ftohjen e tyre deri në 60˚C.<br />
Del gjithashtu e nevojshme që për të patur saldime me cilësi të mirë duhet që ato të kryhen me<br />
material, si ai copave ashtu edhe ai mbushës, të tilla që të lejojnë një deformim plastik të caktuar nën<br />
veprimin e sforcimeve komplekse, në rastet kur duhet të saldohen nyje me copa me lidhje të jashtme,<br />
në të cilat nuk është e mundur që të evitohet lindja e sforcimeve nga tërheqja gjatë ekzekutimit të<br />
saldimit dhe pas përfundimit të tij.<br />
Duhet pra në këto kushte një saldim që jo vetëm pas përfundimit të ketë karakteristika të larta<br />
plastike, por që të ketë mundësi edhe në moslindjen e çarjeve gjatë procesit të kryerjes, çarje këto që<br />
lindin më lehtë kur kushtet e lidhjes së nyjes janë më të rrepta. Tendenca për çarje është më e<br />
theksuar në kalimin e parë, i cili për efekt të tërheqjes përshkohet nga një tufë me vija forcash, që<br />
fillojnë nga vetë copat pranë e që dendësohen në seksionin e kufizuar të tegelit dhe që mund të rriten<br />
me lehtësi më vonë në korrespondencë me parregullsitë e penetrimit shpesh të paevitueshme. Gjatë<br />
ftohjes materiali mund të kalojë faza shumë më të pafavorshme në përballimin e sforcimeve<br />
komplekse dhe mund edhe të shkatërrohet nga ato.<br />
4.4.2.2 Kushtet e lidhjeve dhe radha e ekzekutimit të saldimeve<br />
Kushtet e lidhjeve të jashtme të copave, të përmendura më sipër, duhet sa të jetë e mundur të<br />
lehtësohen duke u kufizuar në vendosjen e lidhjeve të cilat pengojnë tërheqjen këndore të saldimeve,<br />
të cilat ku nuk është e mundur të kryhet një paradeformim, përfaqsojnë një nevojë konstruktive nëse<br />
duhet qe konstruksioni të mbajë formën e kërkuar, duke i lënë copave liri lëvizjeje në drejtimet e<br />
tjera.<br />
Më tej duhet kërkuar që të mos krijojmë nëpërmjet pikimeve ose morsave kapëse, lidhje lokale të<br />
rrepta për nyjen.<br />
Për fat të keq në praktikë dhënia e lirisë së lëvzjes së copave nuk është gjithmonë e mundur dhe në të<br />
tilla raste përdoren të gjitha mjetet të cilat lejojnë ti afrohemi atyre kushteve sa më shumë. Kërkohet<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 83
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
pra që të ushqehet maksimalisht tërheqja në kufirin e lejuar nga kushtet reale. Më poshtë do të japim<br />
disa shembuj për ta kuptuar më mirë këtë kriter.<br />
Në shembullin e Fig 4.32 është treguar rasti i bashkimit të dy copave të një trau të përbërë dopio T.<br />
Radha më e mirë për saldim do të ishte saldimi i njëkohshëm i tre nyjeve transversale kokë më kokë,<br />
por kjo nuk mund të realizohet me lehtësi. Radha tjetër e këshillueshme është si më poshtë: saldohen<br />
në fillim dy nyjet kokë më kokë të fletëve, nëse është e mundur në të njëjtën kohë dhe simetrikisht,<br />
më pas kryhet një pjesë e përshtatshme e saldimit ndërmjet fletëve dhe murit. Saldohet pastaj nyja<br />
kokë më kokë ndërmjet mureve dhe në fund kompletohen pjesët gjatësore të saldimit që lidh fletët me<br />
muret.<br />
Figura 4.32 Sekuenca e saldimit për një tra të përbërë dopio T<br />
Në shembullin e Fig 4.33 tregohet një radhë pune e këshillueshme në saldimin e një paneli të madh në<br />
plan. Vihet re që nuk duhet në asnjë mënyrë të procedohet në saldimin e pjesëve gjatësore para se të<br />
kemi salduar nyjet transversale në të cilat mbaron saldimi gjatësor dhe për më shumë duhet të mos i<br />
arrijmë ato për një distancë jo më të vogël se 300 mm duke i lënë më shumë liri për tërheqje sipas<br />
aksit të saj nyjes transversale.<br />
Në rastin e bashkimit të një strukture celulare të një rrjete (Fig 4.34) ndiqet zakonisht kjo sekuencë; në<br />
fillim përgatiten veçmas paneli plan dhe struktura celulare korrespondente, pra saldimet e bashkimit<br />
fillojnë nga qendra duke avancuar “si njollë vaji”drejt periferisë në mënyrë që të lejojnë materialin të<br />
kryejë në mënyrën më të lirshme të mundur tërheqjen e tij drejt zonës qendrore, sipas radhës së<br />
kryerjes të treguar në figurën 4.34.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 84
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.33 Radha e saldimit në ndërtimin e një paneli të madh në plan<br />
Figura 4.34 Radha e saldimit në bashkimin e një strukture celulare të një rrjete (nyje këndore)<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 85
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Në rastin e riparimit të një çarje në një fletë, siç tregohet në (Fig 4.35) është e nevojshme që para se të<br />
kryejmë riparimin, të çlirojmë fletën në një zonë të caktuar përreth çarjes, në mënyrë që të lejojë që<br />
tërheqja, që shpesh nuk mund të kryhet ose mundet në kurriz të plasticitetit të materilait, të mund të<br />
ushqehet nga një zonë e gjerë në mënyrë të mjaftueshme. Saldimin është mirë që ta kryejmë duke u<br />
drejtuar drejt skajit të lirë.<br />
Figura 4.35 Riparimi i një çarjeje në një skelet anijeje ( zona e rrethuar tregon zonën në të<br />
cilën duhet të hiqet çdo lidhje).<br />
Edhe parangrohja e lokalizuar , në rastin e materilaeve të brishtë, mund të shfrytëzohet me qëllim<br />
zvogëlimin e sforcimeve të saldimit duke ushqyer tërheqjen.<br />
Parangrohja duhet të fillojë para saldimit në mënyrë që zona e nyjes të arrijë në regjimin termik të<br />
dëshiruar, por duhet më pas të vazhdojë gjatë gjithë kohës së saldimit.<br />
Një rast i përhapur i parangrohjes së lokalizuar është ai i riparimit të detaleve të gizës, me qëllim<br />
eleminimin e sforcimeve mbetëse në këtë material të brishtë, pak rezistent ndaj sforcimeve në<br />
tërheqje. Parangrohja duhet të aplikohet në mënyrë të tillë që të tentojë të rrisë distancën në mes<br />
buzëve që do saldohen kështuqë duke ndaluar më pas saldimin e parangrohjen, copa të mund të<br />
tërhiqet në mënyrë uniforme në gjithë volumin e saj pa prodhuar sforcime.<br />
Po sjellim në Fig 4.36, 4.37 dhe 4.38 tre raste të thjeshta të riparimit me saldim të detaleve të derdhura<br />
prej gize, duke treguar zonat e parangrohjes deri në temperaturë 500˚-600˚C. Shihet sesi parangrohja<br />
tenton të largojë buzët e nyjes gjatë saldimit. Mundet kështu të ushqejmë tërheqjen gjatë ftohjes dhe<br />
si pasojë të zvogëlojmë ose eliminojmë sforcimet e mbetura në nyjen e përfunduar.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 86
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figurat 4.36 – 4.38. Shembuj riparimi me aplikim të parangrohjes kompensuese.<br />
4.4.3 Ndërhyrjet pas saldimit<br />
Metoda të ndryshme, që do të shohim këtu mund të përdoren me qëllim zvogëlimin ose eliminimin,<br />
pas përfundimit të saldimit, të deformimemeve ose sforcimeve të tërheqjes.<br />
4.4.3.1 Ngrohje të tërheqjes<br />
E kemi thënë edhe më sipër principin e ngrohjes së tërheqjes, ato konsistojnë në një ngrohje të<br />
lokalizuar që në sajë të trashjes në të nxehtë të materialit, mund të shkurtojë gjatësinë e fibrave të tij<br />
pas përfundimit të ftohjes. Le të shohim dy shembuj:<br />
Saldimi AB i kryer në copën e dhënë në Fig 4.39 ka krijuar harkimin e saj siç tregohet në figurë. Për<br />
të drejtuar këtë copë mund të aplikohen ngrohjet e tërheqjes përgjatë sipërfaqes më të zgjatur, duke<br />
kryer penetrime trekëndore në zonën e shpënë në temperaturën e trashjes (600˚-800˚C).<br />
Saldimi i fletëve të holla shpesh provokon valëzime prej ngarkesave të punës në drejtimin gjatësor.<br />
Mund të hiqen deformimet duke aplikuar një seri ngrohjesh të tërheqjes në faqet e fletëve në mënyrë<br />
që ti vemë nën sforcim.<br />
Figura 4.39 Aplikimi i ngrohjeve të tërheqjes për kufizimin e deformimeve të një trau të<br />
përbërë T<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 87
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
4.4.3.2 Trajtimi i çtensionimeve në furrë<br />
Principi i këtij trajtimi qëndron në faktin se në temperaturë të lartë, kufiri i rrjedhshmërisë së<br />
materialit zvogëlohet praktikisht në vlera të papërfillshme. Për shembull në rastin e çelikut me karbon<br />
në intervalin e përfshirë ndërmjet 600˚ dhe 650˚C kjo vlerë është në rendin 40 – 50 N/mm 2 . Pra duke<br />
ngrohur një strukturë të salduar në këto temperatura dhe duke e mbajtur për një kohë të mjaftueshme,<br />
sforcimet çlirohen duke u reduktuar në vlerën e kufirt të rrjedhshmërisë për këtë temperaturë. Si<br />
pasojë e këtij fenomeni në strukturë zhvillohen deformime plastike prej të cilave pas trajtimit termik<br />
përmasat e saj paraqesin ndryshime pak a shumë të ndjeshme [35].<br />
Gjithashtu eliminohen pikat me fortësi të lartë (që mund të jenë të ndjeshme në rastin e spesorëve të<br />
mëdhenj prej çeliku me kalitshmëri të lartë, pavarësisht masave të marra). Kjo zbutje sëbashku me<br />
çtensionimin nga tensionet e mbetura, parandalon në një masë të madhe mundësinë e thyerjeve të<br />
brishta.<br />
Trajtimi termik i çtensionimit kryhet praktikisht duke e futur të gjithë strukturën e salduar në furrë<br />
dhe duke e ngrohur avash ( me gradient të ulët të temperaturës, psh më të vogël se 6000˚C/h e pjestuar<br />
me spesorin maksimal në mm) në mënyrë që të garantohet një shpërndarje uniforme e temperaturës në<br />
masën metalike.<br />
Koha e qëndrimit në furrë në 600˚ - 650˚C është në proporcion me spesorët që përbëjnë strukturën (në<br />
përgjithsi 2min për çdo milimetër) dhe megjithatë nuk duhet të jetë më pak se 30 min. Edhe ftohja<br />
kryhet në mënyrë që të mbahet uniforme temperatura në masën metalike, përndryshe do të lindnin të<br />
tjera sforcime të brendshme. Edhe shpejtësia e ftohjes është e lidhur me spesorin maksimal të<br />
strukturës.<br />
Ky trajtim ka shumë avantazhe dhe përdoret kryesisht në rastet e mëposhtme:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Në saldimin e çeliqeve me rezistencë të madhe<br />
Në saldimin e strukturave të përbëra nga elementë me spesorë të mëdhenj dhe me xhunto të ngurta.<br />
Depozita nën presion, në veçanti ato me rëndësi<br />
Struktura të salduara, subjekt i punimeve të mëtejshme mekanike.<br />
Një mundësi e ndërmjetme ndërmjet trajtimit global në furrë dhe atij të lokalizuar është trajtimi që<br />
kryhet duke futur në furrë vetëm një pjesë të elementit që do të trajtohet.<br />
Efiçenca e çtensionimit të arritur varet ndërmjet të tjerave, nga gradient i temperaturës në pjesën e<br />
mbetur jashtë furrës gjatë trajtimit e lidhur kjo me praninë e ndryshimeve të formës konstruktive në<br />
këtë pjesë.<br />
Si rrjedhojë, çtensionimi i kësaj pjese mund edhe të mos kompletohet. Si përfundim trajtimi është në<br />
gjendje të eliminojë me efikasitet sforcimet më të larta dhe variacionin e madh të tyre si pasojë e<br />
pranisë së tegelave të saldimit.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 88
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
4.4.3.3 Trajtimi termik i lokalizuar<br />
Është zgjidhja e pranuar kur nuk ka mundësi të kryhet trajtimi i plotë i strukturës në furrë ( rasti i<br />
strukturave të mëdha ose i saldimeve të kryera në montim).<br />
Kjo metodë përdoret me shumë kujdes, duke u kufizuar në rastet në të cilat përdorimi i saj mund të<br />
sjellë një përfitim real përsa i përket sforcimeve të brendshme.në fakt, gjithmonë nëse i referohemi<br />
rastit të çelikut me karbon, është e nevojshme të kihet parasysh se ky trajtim kryhet me ngrohje lokale<br />
deri në 600˚ - 650˚C të një zone kufiri i rrjedhshmërisë në të cilën zvogëlohet në vlera të<br />
papërfillshme. Zona e ngrohur tenton të zgjatet, por duke u ndaluar nga masa e ftohtë përreth saj<br />
deformohet plastikisht duke u trashur. Më pas gjatë ftohjes është akoma masa e ftohtë përreth që<br />
pengon shkurtimin, për këtë përfundimisht krijohet një gjendje e sforcuar në tërheqje në zonën e<br />
ngrohur, të cilën e ekuilibron një gjendje e sforcuar në shtypje në zonën e ftohtë përreth saj. Kjo<br />
gjendje e sforcuar është ndryshe nga ajo paraardhëse (e krijuar nga saldimi), për një zgjerim të zonës<br />
në tërheqje, e cila nga nyja e salduar zgjerohet deri në kufijtë ndërmjet zonës së ngrohur dhe asaj të<br />
mbetur e ftohtë.<br />
Në praktikë i vetmi rast kur trajtimi i lokalizuar sjell përmirësime është rasti i nyjeve perimetrale të<br />
tubacioneve ose në përgjithsi konstruksione me gjeometri cilindrike të lira për tu zgjatur sipas aksit<br />
gjatësor. Në këtë rast kjo metodë përdoret duke ngrohur një zonë përreth tegelit të saldimit ( në<br />
përgjithsi të gjerë sa 6 spesorë të tubit).<br />
Në këtë rast ekziston mundësia nga ana e tubit që të pësojë deformime perimetrike shumë të vogla, të<br />
cilat reduktojnë kushtet e vetëpengimit të pjesës së ngrohur gjatë zgjatjes duke e bërë minimal<br />
trashjen në këtë zonë. Për këto lloje nyjesh pra ekziston mundësia që të kemi një efekt të çtensionimit.<br />
Kjo metodë përdoret në praktikë duke ngrohur një zonë përreth nyjes së salduar, duke theksuar se<br />
gjerësia e kësaj zone varion edhe në mënyrë të konsiderueshme duke u bazuar në kriteret përbërës së<br />
normave e kodeve internacionale.<br />
Duhet të preçizojmë se konsiderimet e mëspërme nuk përdoren për nyjet gjatësore të tubave, për të<br />
cilat trajtimi i lokalizuar nuk jep asnjë avantazh.<br />
Duhet theksuar që pjesa më e madhe e trajtimeve termike lokale të çtensionimit veprojnë kryesisht si<br />
një riardhje e strukturës e cila kthehet në pak duktile si pasojë e cikleve termike të saldimit. Trajtimi<br />
termik i lokalizuar nuk eleminon gradientet e forta të sforcimeve ekzistuese në zonën termikisht të<br />
prekur të nyjeve, por stabilizon në vetë nyjet ( në ZTN dhe në zonën e materialit direkt pranë saj në<br />
të dy krahët) sforcime mbetëse jo të papërfillshme, funksion i llojit të çelikut, të temperaturës së<br />
trajtimit dhe përmasave të elementit.<br />
Si pasojë, rezultati i një trajtimi të lokalizuar i kryer me kriteret e mësipërme është natyrisht i<br />
ndryshëm nga ai i trajtimit në furrë i kryer në të gjithë strukturën. Megjithatë mungon një eksperiment<br />
që të tregojë pasojat reale praktike që një diferencë e tillë mund të sjellë, psh përsa i përket rrezikut të<br />
thyerjes së brishtë.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 89
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
4.4.3.4 Trajtimi i tërheqjes me flakë<br />
Koncepti i saj rrjedh direkt nga ajo që kemi parë se cfarë ndodh gjatë aplikimit të përkohshëm të një<br />
ngarkese në një telajo e cila përfaqsonte modelin e një nyjeje të salduar. Në fakt aplikimi i një<br />
ngarkese në tërheqje e cila vepron sipas aksit të tegelit provokon një rrjedhje plastike të zonës në<br />
tërheqje e cila shpie pas heqjes së ngarkesës në një shpërndarje të re të sforcimeve gjatësore, me<br />
zvogëlimin e atyre maksimalë.<br />
Në rastin e këtij trajtimi tërheqja e nyjes bëhet sëbashku me ngrohjen e dy zonave anash tegelit.<br />
Lindin kështu zgjatjet termike që shpien në rrjedhje viskoze të dëshiruara në zonën qendrore të<br />
tërhequr (Fig 4.40). Efekti termik shfrytëzohet kështu vetëm për provokimin e një efekti mekanik<br />
tërheqjeje në nyjen e salduar [36].<br />
Gjithashtu është oportune që dy zonat anësore të ngrohura të mbajnë deformimet e tyre jo shumë<br />
jashtë fushës elastike, duke evituar probleme të trashjes të cilat do të ndryshonin rezultatin.<br />
Deformimet plastike duhet të ndërhyjnë kryesisht në zonën qendrore që është e ngarkuar në kufirin e<br />
rrjedhshmërisë dhe është e detyruar të ndjekë për harmoni zonat anësore. Për këtë arsye temperatura e<br />
zonave anësore nuk duhet të kalojë 200˚ - 250˚C, ndërsa pozicioni, fuqia termike dhe shpejtësia e<br />
përparimit të flakës duhet të rregullohen në funksion të trashësisë dhe përmasave të elementëve që<br />
përbëjnë nyjen.<br />
Duhet të precizojmë që kjo metodë ka ndikim vetëm në sforcimet gjatësore, ato transversale mbeten të<br />
pandryshuara pas trajtimit.<br />
Figura 4.40 Efekti i trajtimit të çtendosjes në temperaturë të ulët tek sforcimet e tërheqjes<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 90
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
4.4.3.5 Rrahja me çekan<br />
Rrahja me çekan në saldim mund të zgjidhë një detyrë të dyfishtë, të drejtojë copat e deformuara dhe<br />
të reduktojë sforcimet e mbetura nga saldimi. Ajo është në gjendje të prodhojë deformime plastike<br />
lokale të cilat nëse janë provokuar në mënyrë oportune, mund të kënaqin të dy qëllimet për të cilat<br />
përdoren.<br />
Shembuj eksperimentalë të rezultateve të arritura me rrahjen me çekan janë treguar në diagramën e<br />
Fig 4.41 për sforcimet gjatësore dhe në Fig 4.42 për sforcimet transversale. Këto diagrama tregojnë<br />
reduktimin e sforcimeve në rastin e fletëve me lidhje të jashtme të marra pas rrahjes në të ftohtë të<br />
kalimeve të fundit [7].<br />
Rrahja me çekan duhet të kryhet kalim pas kalimi, në mënyrë që të zgjasë gradualisht zonat që janë<br />
subjekt i sforcimeve, dhe të kryhet nga persona ekspertë. Ajo në fakt me rritjen e deformimeve<br />
plastike, mund të prodhojë sforcime të rrezikshme në zonat përreth, duke përforcuar materialin si<br />
edhe duke përkeqsuar cilësitë e disa çeliqeve në lidhje me vjetërimin. Si pasojë nuk është e<br />
këshillueshme të kryhet, në praktikën e konstruksionit, rrahja me çekan pas kalimit të fundit, duke<br />
munguar në këtë rast efekti i trajtimit termik në kalimet e mëpasshme.<br />
Figura 4.41 Ndryshimi i sforcimeve të mbetura gjatësore të saldimit pas rrahjes me çekan<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 91
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Figura 4.42 Ndryshimi i sforcimeve të mbetura transversale të saldimit pas rrahjes me çekan<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 92
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
KAPITULLI V<br />
5. METODAT E MATJES SË SFORCIMEVE MBETËSE<br />
5.1 Të përgjithshme<br />
Matja e sforcimeve të mbetura mund të konsiderohet një degë e një lënde me karakter më të<br />
përgjithshëm, që është matja e gjendjeve të sforcuara dhe të deformuara me to të lidhura.<br />
Në përgjithsi mund të dallojmë metodat shkatërruese dhe ato joshkatërruese. Tek të parat është i<br />
mundur një dallim tjetër ndërmjet metodave shkatërruese të vërteta dhe ato pjesërisht shkatërruese (siç<br />
është p.sh prania e vrimave të vogla tek copa, të cilat nuk kompromentojnë në pjesën më të madhe të<br />
rasteve, funksionimin e mëtejshëm).<br />
Principet në të cilat bazohen metodat shkatërruese (dhe ato pjesërisht shkatërruese) janë të njëjtat që<br />
përdoren për vlerësimin e sforcimeve si pasojë e ngarkesave të jashtme. Në këtë rast matja e<br />
sforcimeve rezulton relativisht e thjeshtë, duke pranuar që materiali ka një sjellje të tipit elastik dhe<br />
duke konsideruar vetëm sipërfaqet e copës (kufizime këto, në përgjithsi, të konsideruara të<br />
pranueshme)[7].<br />
Për më tej është e qartë që matja e zgjatjes të një elementi sipërfaqsor të copës, të marrë si referim,<br />
është e mundur përderisa kemi të njejtin subjekt në kushte të ngarkesës, dhe njohim gjendjen e tij të<br />
referimit (pa ngarkesë) në mungesë të ngacmimeve.Natyrisht që është më e vështirë matja e gjendjes<br />
së sforcuar dyaksiale, për të cilën duhet të kryhen matje në të paktën tre drejtime. Deformimet<br />
korrespondente në elementët e referimit mund të interpretohen me ligjin e Hooke. Ekstensimetrat<br />
elektrikë, ekstensimetrat e lëvizshëm dhe riveshje sipërfaqsore fotoelastike janë metodat më të<br />
përhapura, me futjen në kohët e fundit të teknikave olografike. Në përgjithsi teknika e matjes dhe<br />
vlerësimit është thjeshtuar nga njohja e drejtimit të sforcimeve kryesore, që mund të përcaktohet p.sh<br />
me përdorimin e bojrave special me sjellje të brishtë.<br />
Si në rastin e sforcimeve të krijuara nga ngarkesat e jashtme, edhe ato mbetëse mund të përcaktohen<br />
duke shkarkuar komponenten, duke ditur diferencat ndërmjet dy rasteve, ose nëse mungojnë ngarkesat<br />
e jashtme del e nevojshme të hiqet një pjesë e komponentes së ngacmimit për shkak të materialit<br />
përreth. Për këtë qëllim, merren porcione të materialit për pjesën që po studiohet ose në raste të tjera<br />
aplikohen hapje për të lejuar elementin që matet të deformohet, duke e çliruar pjesërisht nga lidhjet e<br />
materialit përreth.<br />
Këto metoda përdoren ndonjëherë në rastin e trarëve, të fletëve ose të trupave me simetri cilindrike.<br />
Kuptohet që ato mund të japin indikacione të dobishme vetëm në rastin kur rekuperimi elastik i<br />
materialit, pas heqjes totale ose parciale të elementit që do të matet, të jetë analitikisht i<br />
përshkrueshëm.<br />
Në të gjitha metodat e matjes së sforcimeve mbetëse mbajtja konstante e temperaturës është shumë e<br />
rëndësishme për arritjen e rezultateve të sakta. Gjithashtu është i rëndësishëm edhe kujdesi gjatë<br />
marrjes së elementëve. Një aspekt i dytë për tu vlerësuar, gjithmonë për arritjen e rezultateve të sakta,<br />
është nevoja që materiali të mos kalojë kufirin e tij të rrjedhshmërisë.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 93
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
5.2 Metodat e matjes të gjendjeve të sforcuara njëaksiale ose dyaksiale për shpërbërje.<br />
Në shumë raste mund të jetë e mjaftueshme të vlerësohen sforcimet e mbetura duke pranuar që ka një<br />
shpërndarje me përparësi njëaksiale, me mundësinë e një shpërndarjeje jouniforme të sforcimeve në<br />
seksionin transversal.<br />
Metodat e matjes për shpërbërje parashikojnë, në përmbledhje, që komponentja të jetë e ndarë në një<br />
numër të përshtatshëm elementësh të hollë ( siç është rasti i një trau të përbërë dopio T, fig 5.1) sipas<br />
drejtimit kryesor (x) të sforcimit [7]. Në një përafrim të parë mund të gjejmë sforcimin σ x nëpërmjet<br />
relacionit:<br />
<br />
<br />
x<br />
E x<br />
Prerja bëhet me anë të një sharre dhe deformimi matet me anë të një ekstensiometri të lëvizshëm ose<br />
ekstensiometër elektrik. Të parët lejojnë një matje që i referohet një elementi me gjatësi më të madhe,<br />
nga 100 deri në 250 mm, gjë që bën të preferueshëm matjen e sforcimeve që ndryshojnë pak në<br />
gjatësinë e matjes. Ekstesiometrat elektrikë, që janë më të ndjeshëm, lejojnë një matje që i referohet<br />
një elementi me përmasa më të vogla, por fijet e lidhjes mund të komplikojnë ekzekutimin e prerjes.<br />
Figura 5.1 Matja e sforcimeve të mbetura në një tra të përbërë dopio T<br />
Sigurisht që më komplekse është matja e gjendjes së sforcuar dyaksiale. Në rastin më të thjeshtë, dy<br />
drejtimet ortogonale x dhe y janë të shoqëruara me sforcimet normale σ x dhe σ y duke pranuar që ato<br />
janë konstante në drejtim të spesorit (siç është rasti i spesorëve të vegjël për shembull).<br />
Ekstensiometrat janë të vendosur zakonisht në të dy krahët e komponentit, dhe pas kësaj priten<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 94
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
element kuadratë rreth 30 x 30 mm. Pasi marrim deformimet ε x dhe ε y , bëhet e mundur llogaritja e<br />
sforcimeve korresponduese σ x dhe σ y në bazë të ligjit të Hooke:<br />
<br />
x<br />
E<br />
<br />
E<br />
<br />
x<br />
<br />
y<br />
<br />
1<br />
<br />
y<br />
<br />
y<br />
<br />
2<br />
x<br />
1<br />
<br />
2<br />
Për të përcaktuar plotësisht gjendjen e sforcuar janë të nevojshme të paktën tre drejtime matjesh të<br />
shoqëruara nga po aq ekstensiometra me tre elementë. Metoda e përshkruar është përdorur me sukses,<br />
në rastin e rezervuarëve të përmasave të mëdha.<br />
5.3 Metodat e matjes të gjendjes së sforcuar treaksiale për shpërbërje.<br />
Një problem i përbashkët i të gjithë metodave të matjes të gjendjeve të sforcuara treaksiale është<br />
përqasja e vështirë në pjesën qendrore të komponentit, në funksion të matjes së sforcimeve normale<br />
në sipërfaqen e elementit. Megjithatë disa metoda mund të aplikohen, duke pranuar p.sh si të njohura<br />
drejtimin e tre sforcimeve kryesore, p.sh në përputhje me drejtimet kryesore të gjeometrisë së<br />
komponentit.<br />
Një lloj metode matjeje për shpërbërje e përdorur në elementët kënddrejtë, me trashësi të vogël ose të<br />
mesme, të karakterizuar nga një saldaturë qendrore u zhvillua nga Rosenthal e Norton. Për këtë rast ,<br />
mund të jetë me interes që të njohim variacionet e sforcimeve të mbetura gjatësore e transversale në<br />
drejtim të spesorit. Për këtë qëllim merren dy blloqe të hollë materiali, në drejtimin gjatësor dhe<br />
transversal të nyjes, në mënyrë oportune të paisur me ekstensiometra në të dy faqet (fig.5.2).<br />
Figura 5.2 Metoda Rosenthal – Norton për matjen e gjendjes së sforcuar treaksiale<br />
Më pas, merren dy shtresa të holla në qendër të spesorit të bllokut, e kështu hap pas hapi, shtresa të<br />
mëtejshme duke vazhduar në drejtim të sipërfaqeve të paisura me ekstensiometra, të cilët masin nga<br />
hera në herë deformimet në vetë sipërfaqet. Metoda për shpërbërje është në fakt e kombinuar me<br />
metodën e heqjes të shtresave të njëpasnjëshme ( shumë herë e përshkruar më sipër). Në këtë mënyrë,<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 95
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
mund të përcaktohet sforcimi gjatësor nëpër blloqe, sëbashku me sforcimet prerëse që veprojnë në to.<br />
Sforcimet që veprojnë në drejtim të spesorit, më pas, llogariten nëpërmjet ekuacioneve relative të<br />
ekuilibrit të trupit të ngurtë të vazhduar. Duke u bazuar në standardin ASTM E 837, kjo metodë u<br />
përdor për gjetjen e shpërndarjes së sforcimeve të brëndshme sipas trashësisë.<br />
5.4 Metoda me hapje vrimash (metoda bazë)<br />
Kjo është një metodë alternative e asaj të sipërpërmendur, për matjen e gjendjes së sforcuar treaksiale,<br />
e bazuar në eksperimentet e kryera nga Mathar. Kjo metodë parashikon hapjen e vrimave të<br />
tejpërtejshme në trashësi dhe matjen e deformimeve në drejtimin radial ( Fig 5.3) nëpërmjet sferave<br />
matëse ose ekstensiometrat elektrikë të vendosur përreth vrimës [37].<br />
Figura 5.3 Përdorimi i “sferave matëse”ose të ekstensiometrave për matjen e deformimeve<br />
radiale<br />
Duke matur deformimet në drejtimin x dhe y, është e mundur që të gjejmë sforcimet σ x dhe σ y<br />
nëpërmjet teorisë së elasticitetit të zbatuar për një plan pafundësisht të hollë, në të cilin është hapur<br />
një vrimë rrethore, e cila është subjekt i një gjendjeje të sforcuar njëaksiale [38]. Duke zëvendësuar të<br />
dhënat ( diametri i vrimës d 0 =12 mm, baza e matjes me diametër d=16 mm, υ = 0.3) mund të shprehen<br />
sforcimet në funksion të deformimeve Δx dhe Δy:<br />
x<br />
y<br />
<br />
y<br />
x<br />
<br />
<br />
x<br />
E0.99* 2<br />
0.38* 2<br />
<br />
<br />
y<br />
E<br />
d d<br />
0.99* 2<br />
0.38* 2<br />
<br />
d d <br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 96
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Nëse duam të shprehim deformimin radial në funksion të sforcimeve σ x dhe σ y është e mundur duke<br />
futur parametrat A dhe B, funksione të karakteristikave elastike të materialit dhe të gjeometrisë së<br />
sistemit të matjes [39]:<br />
r<br />
A<br />
B cos 2<br />
<br />
x<br />
A<br />
B cos <br />
y<br />
<br />
2<br />
duke ditur që:<br />
<br />
<br />
1<br />
A <br />
2<br />
d<br />
0 <br />
2E<br />
<br />
d <br />
(1 )<br />
B <br />
<br />
<br />
4<br />
2E<br />
<br />
2<br />
d<br />
0 d<br />
0 <br />
1<br />
<br />
<br />
3<br />
<br />
<br />
d d <br />
4<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Në rastet e sforcimeve të mbetura dyaksiale në drejtim të panjohur, janë të nevojshme që të kryhen<br />
matje në të paktën tre drejtime të ndryshme ( relacionet e mësipërme nuk janë të vlefshme për këtë<br />
rast të përgjithshëm). Për këtë qëllim, kjo metodë parashikon në versionin e saj të përgjithshëm<br />
përdorimin e ekstensiometrave ( Fig 5.4), të cilët kane për qëllim të përcaktojnë, përvec deformimeve,<br />
edhe këndin β ndërmjet drejtimit të sforcimeve kryesore σ 1 dhe drejtimit të matjes σ x [ . 40].<br />
Figura 5.4 Pozicionimi i ekstensimetrave<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 97
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Sic e kemi thënë, këndi β mund të shprehet analitikisht nëpërmjet relacionit:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
tan 2<br />
<br />
00<br />
2<br />
Në përgjithsi, saktësia e matjeve për këtë metodë varet, nga pozicionimi i elementeve të matjes karshi<br />
vrimës. Në rastin “sferave matëse”, ato mund të jenë pozicionuar 1mm nga perimetri i vrimës, ndërsa<br />
për ekstensiometrat kjo vlerë përfshihet në intervalin ndërmjet 2.5 dhe 4 të raportit d/d 0 .<br />
<br />
<br />
00<br />
<br />
45<br />
<br />
<br />
90<br />
<br />
90<br />
<br />
Nga ana tjetër diametri i vrimës varet nga përmasat e elementëve të matjes ( për shembull, diametri d 0<br />
baraz me 1.5 – 3.0 mm dhe bazat e matjes baraz me 10 mm përdoren zakonisht).<br />
Duhet të kujtojmë qe kjo metodë bazohet në modele të tipit elastik, për të cilën prania e gjendjeve të<br />
sforcuara pranë kufirit të rrjedhshmërisë dhe/ose mundësia e deformimeve plastike mund të<br />
fallsifikojnë rezultatet, duke na dhënë indikacione absolutisht të pabesueshme.<br />
5.5 Disa metoda të tjera për matje<br />
5.5.1 Metoda me hapje të vrimave qorre<br />
Metoda e përshkruar më sipër mund të shtrihet edhe për rastin me trashësi të fundme duke adoptuar<br />
metodën e vrimave qorre.<br />
Duke pranuar që gjendja e sforcuar nuk ndryshon ose ndryshon në mënyrë të papërfillshme menjëherë<br />
poshtë sipërfaqes së komponentit (pra në funksion të kuotës z),metoda me vrima qorre mund të<br />
përdoret duke bërë një modifikim tek parametrat A* dhe B*, të përshkruar më sipër ( në mënyrë<br />
indikative, thellësia e vrimës t mund të pranohet sa 1.2 e diametrit të saj). Nga ana tjetër, është e<br />
mundur që të njihet edhe ndryshimi i sforcimeve të mbetura në funksion të kuotës z duke aplikuar<br />
këtë metode në formë rritëse, duke ndryshuar kështu gradualisht thellësinë e vrimës t [41].<br />
5.5.2 Metoda me heqje të trupave rrethor<br />
Një alternativë e metodës me hapje vrimash është metoda që parashikon matjen e gjendjes së<br />
deformuar në komponente pasi ka nxjerrë nga vetë ai blloqe me gjeometri cilindrike, me përmasa të<br />
përshtatshme, në përputhje me sistemin e matjes.<br />
Kjo metodë mund të konsiderohet një alternativë e metodës me vrima qorre, në rastin e sforcimeve<br />
konstante ose të ndryshueshëm në lidhje me kuotën z.<br />
Principi është lejimi i sipërfaqes së referuar, me gjeometri rrethore, të zgjerohet tërësisht duke<br />
eliminuar të gjitha lidhjet e krijuara nga materiali përreth. Për këtë qëllim hapet një vrimë cilindrike<br />
deri në një thellësi minimale, përtej së cilës nuk verifikohen rilaksime të mëtejshme të sipërfaqes.<br />
Pasi kemi gjetur një bazë të mirë matje, është e mundur që të gjejmë analitikisht sforcimet σ 1 dhe σ 2 ,<br />
duke iu referuar modelit elastik të sjelljes së materialit ( ligji i Hooke).<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 98
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
<br />
1<br />
2<br />
E<br />
<br />
2 <br />
1<br />
<br />
<br />
<br />
00<br />
45<br />
90<br />
135<br />
<br />
1<br />
2<br />
<br />
1<br />
2<br />
2<br />
2<br />
1<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
2 <br />
00<br />
90<br />
E<br />
90<br />
135<br />
Në fakt është e mundur më tej që të aplikojmë të njëjtat relacione të përshkruara për metodën me<br />
hapje vrimash, duke patur parasysh rregullimet e nevojshme në funksion të numurit të pikave të<br />
matjes.<br />
4.5.3 Matja e sforcimeve të mbetura me difraksion të rrezeve X<br />
Ndër metodat joshkatërruese për matjen e sforcimeve të mbetura një rëndësi të vecantë merr ajo e<br />
bazuar në difraksionin e rrezatimeve të jonizuara, në vecanti rrezet X.<br />
Principi fizik bazohet në difraksionin që ndodh për shkak të ndërveprimit ndërmjet rrezatimit dhe<br />
rrjetës kristaline të materialit, i cili rezulton të jetë funksion i konstanteve të rrjetës dhe si pasojë e<br />
gjendjes së sforcuar të aplikuar tek materiali, e cila krahasohet me gjendjen e pasforcuar të rrjetës [7].<br />
Në vecanti vërehet se një tufë monokromatike e rrezeve X, e cila bie mbi sipërfaqen që po<br />
kontrollohet pingul, prodhon efekte të difraksionit që mund të vërehen në një distancë të caktuar nga<br />
aksi i tufës rënëse me sisteme të përshtatshme treguese ( filma radiografikë ose metoda të tjera).<br />
Analitikisht, nëse θ përfaqson këndin e difraksionit (këndi i Bragg), λ gjatësinë e valës së tufës<br />
(zakonisht përdoren vlera të barabarta me 0.05 – 0.23 nm) dhe d distancën e rrjetës, mund ti lidhim<br />
këto madhësi me një relacion të thjeshtë trigonometrik.<br />
2 *<br />
d *sin<br />
<br />
<br />
n<br />
Në të cilin vlerësohen, zakonisht, fenomenet e difraksionit të rendit të parë (dmth me n = 1).<br />
Në aspektin eksperimental (Fig 5.5), është e mundur të marrim vlerën e këndit të Bragg në funksion të<br />
distancës r të difraksionit maksimal në lidhje me aksin e tufës rënëse dhe në distancën e matjes a:<br />
1 <br />
arctan<br />
2 <br />
Duke konsideruar distancën e rrjetës d 0 në mungesë së gjendjes së sforcuar, është e mundur qe të<br />
gjejmë gjendjen e deformuar me relacionin e mëposhtëm:<br />
<br />
<br />
d d<br />
d<br />
0<br />
0<br />
r<br />
a<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 99
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Për marrjen e vlerave të gjendjes së sforcuar dyaksiale është e nevojshme që të kryhen të paktën tre<br />
matje sipas këndeve të ndryshëm ( për shembull: φ, φ + π/4, φ + π/2), duke përdorur në çdo rast kënde<br />
të ndryshme matje ψ kundrejt aksit vertical z.<br />
Me këtë metodë sipërfaqja e matjes varion nga 0,1 në 1 mm 2 , thellësia e matjes është rreth 10 μm.<br />
Kështu pra që është e mundur të procedohet me matje në thellësi, për rritje të njëpasnjëshme të<br />
thellësisë.<br />
Avantazhi kryesor i kësaj metode është natyrisht fakti që nuk është shkatërruese dhe lejon matje<br />
shumë të sakta. Nga ana tjetër ajo mund të paraqesë kufizime të mëdha në rastin e materialeve të<br />
karakterizuar nga një orientim i fortë i mikrostrukturës ( psh, të prodhuar me punim në të ftohtë).<br />
Figura 5.5 Skema për matjen e këndit të difraksionit ( këndi i Bragg) me rreze X.<br />
5.5.4 Matja e sforcimeve mbetëse me difraksion neutronesh.<br />
Principi i kësaj metode është i njëjtë me atë të përshkruar më sipër për tufën e rrezeve monokromatike<br />
X.<br />
Një diferencë e dukshme vjen nga thellësia e ndryshme e penetrimit (maksimumi 20 μm në rastin e<br />
rrezeve X), ndërsa për neutronet mund të arrijë deri në 50 mm në rastin e celikut, 300 mm në rastin e<br />
lidhjeve të aluminit dhe 30 mm për lidhjet e nikelit ( duhet të konsiderohet,në këtë ndryshim, se rrezet<br />
X të përdorura për këto qëllime veprojnë me materien në nivelin e shtresave elektronike të jashtme,<br />
ndërsa tufat e neutroneve arrijnë të penetrojnë materien në nivelin e bërthamës).<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 100
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Një rrjedhojë e rëndësishme është pra që metoda me difraksion neutronesh është në gjendje të na japë<br />
informacion për një gjendje të sforcuar treaksiale, në dallim me atë me difraksion të rrezeve X.<br />
Kjo metodë në praktikë, parashikon përdorimin e një tufe neutronesh me seksion të barabartë me 50<br />
mm 2 , të marrë nga reaktorët atomikë ose nëpërmjet sincotronit. Kjo tufë më pas ngushtohet me mjete<br />
të përshtatshme, për shembull më kadmium, në mënyrë që të zvogëlohet ndjeshëm seksioni<br />
transversal duke matur kështu sa më pak vëllim materiali që të jetë e mundur ( nga 10 deri në 100<br />
mm 3 ). Tufa e difraktuar drejtohet në një sistem kapës, në të cilin arrin e ngushtuar në mënyrë të<br />
përshtatshme.<br />
Kjo metodë përdoret për matje në sektorë të rëndësishëm si ai bërthamor, industrinë e avionëve,<br />
ndërtimeve në det, zakonisht në xhuntot me shumë kalime.<br />
5.5.5 Matja e sforcimeve mbetëse me metoda akustike<br />
Metodat e tipit akustik, edhe këto të tipit joshkatërrues, janë bazuar në relacione të njohura ndërmjet<br />
shpejtësisë së përhapjes të valëve ultrasonore dhe disa karakteristika elastike të materialit, të cilat janë<br />
funksion i gjendjes së sforcuar.<br />
Në fakt kjo metodë është bazuar në ndryshimin e shpejtësisë së përhapjes së valëve gjatësore,<br />
transversale dhe sipërfaqsore për shkak të gjendjes së sforcuar. Shpesh përdoren valë ultrasonike<br />
sipërfaqsore të prodhuara nga një dhënës të montuar tek copa (frekuenca ndryshon nga 2 deri në 10<br />
MHz).<br />
Sasia e madhe e volumit të materialit të përfshirë në matje, sjell natyrisht matje jo shumë të sakta. Një<br />
aspekt që nuk duhet neglizhuar është ndikimi i mikrostrukturës në shpejtësinë e përhapjes së valëve, e<br />
cila detyron në taratura paraprake me blloqe kampione që përfaqsojnë copën reale.<br />
5.5.6 Matja e sforcimeve mbetëse me metoda magnetike<br />
Prania e sforcimeve të mbetura përcakton ndryshime në vetitë magnetike të materialeve. Ky konstatim<br />
është baza e matjes së sforcimeve mbetëse me metoda magnetke të karakterit sipërfaqsor. Vetitë<br />
magnetike, në veçanti ato që ndikohen nga gjendja e sforcuar janë efekti Barkhausen e tipit<br />
magnetoinduktiv ose magnetoakustik, rritja e përcjellshmërisë ndaj rrymave të induktuara,<br />
magnetostrikshon.<br />
Siç e kemi thënë në rastin e metodave të tipit akustik, edhe këto karakteristika janë shumë të lidhura<br />
me tipin e mikrostrukturës dhe orientimin e saj, gje kjo që shpie në nevojën e një tarature precise<br />
paraprake.<br />
Si përfundim, kemi të bëjmë me metoda me interes në fushën e kontrollit të cilësisë për kohën e<br />
shkurtër të matjes dhe mundësinë e automatizimit. Duhet të konsiderojmë që nëpërmjet kombinimeve<br />
të përshtatshme të teknikave, të bazuara në veti të ndryshme magnetike, është e mundur të arrijmë një<br />
pavarësi të konsiderueshme në lidhje me saktësinë e metodave të taraturës së përdorur.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 101
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
ANALIZA E REZULTATEVE TË MARRA DHE PËRFUNDIME<br />
Analiza termike e procedurave të ndryshme të saldimit rezulton të jetë shumë komplekse, por është e<br />
domosdoshme të njohim kushtet termike në afërsi të nyjes së salduar me qëllim që të kontrollojmë<br />
fenomenet metalurgjike gjatë saldimit.<br />
Me interes të vecantë është përcaktimi i temperaturës më të lartë në zonën termikisht të ndryshuar, i<br />
shpejtësisë së ftohjes në zonën e shkrirë dhe atë termikisht të ndryshuar si edhe i shpejtesisë së<br />
ngurtësimit të materialit bazë. Përcaktimi i këtyre parametrave na lejon që të kemi tregues shume të<br />
dobishëm si për deformimin dhe sforcimet e mbetura si pasojë e gradientëve termikë të shkaktuar nga<br />
procesi i saldimit ashtu edhe për ndryshimet metalurgjike si pasojë e shpejtësisë së ftohjes së zonave<br />
të sjella në temperaturë të lartë.<br />
Kurbat e variacionit të shpejtësisë në lidhje me kohën janë nxjerrë me matje të kryera në nyje prej<br />
çeliku për konstruksione të salduara kokë më kokë. Ashpërsia termike e ciklit përfaqsohet nga<br />
shpejtësia e ftohjes. Në ashpërsinë termike ndikojnë kryesisht këta faktorë:<br />
<br />
<br />
<br />
Karakteristikat e procesit të saldimit dhe mënyra e kryerjes, nga të cilat varet nxehtësia specifike që<br />
futet, dmth energjia e futur nga burimi termik për njësinë e gjatësisë së nyjes.<br />
Trashësia e copave që do të saldohen dhe forma e nyjes, nga të cilat varet absorbimi i nxehtësisë<br />
Parangrohja eventuale e copave që do të saldohen ( nga 50˚ deri në 300˚), e cila bëhet në disa raste<br />
tamam për të ulur shpejtësinë e ftohjes.<br />
Ashpërsia e ciklit termik zvogëlohet me rritjen e nxehtësisë specifike të futur dhe temperaturës së<br />
parangrohjes, ndërsa rritet me rritjen e trashësisë së copave.<br />
Ndër përfundimet e nxjerra nga eksperimentet e kryera janë me rëndësi ato që i referohen krahasimit<br />
të shpejtësisë së ftohjes në nyje tipike saldimi.<br />
Në saldimin e nyjeve kokë më kokë të kryer me disa kalime, ku secili prej tyre kryhet ne regjim<br />
perfekt identik përsa i takon temperaturës fillestare dhe nxehtësisë së futur për njësi gjatësie,<br />
shpejtësitë e ftohjes në kalimet e fundit janë më të mëdha se tek i pari.<br />
Në nyjet T shpejtësia e ftohjes për kalimin e parë është më e lartë se në nyjet kokë më kokë, për të<br />
njëjtën nxehtësi të futur për njësi gjatësie.<br />
Në përgjithsi për çelikun mund të thuhet me një përafërsi të kënaqshme, që ndërhyn në mënyrë<br />
efiçente në marrjen e nxehtësisë kryesisht materiali që nuk është më larg se 75 mm nga burimi i<br />
nxehtësisë së saldimit.<br />
Në rastet e çeliqeve jo të lidhur dhe pak të lidhur, një parametër përfaqsues i shpejtësisë së ftohjes<br />
është t 8/5 , i përcaktuar si koha e nevojshme për të kaluar, në një pikë të caktuar, gjatë ftohjes,<br />
intervalin e temperaturave nga 800˚ ne 500˚ C. Ky parametër mund të përcaktohet si analitikisht ashtu<br />
edhe grafikisht.<br />
Në përfundim të këtyre vëzhgimeve, në menyrë tërësisht cilësore, po japim disa konsiderata si ndikon<br />
paramentri t 8/5 në ecurinë e disa karakteristikave mekanike të nyjes, duke ditur ndikimin e tij në lidhje<br />
me mikrostrukturën.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 102
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Rezilienca e nyjes së salduar zvogëlohet me rritjen e t 8/5 .<br />
Temperatura e tranzicionit të tenacitetit T t në zonën e ndryshuar termikisht tenton gradualisht të rritet<br />
me rritjen progressive të t 8/5<br />
Fortësia maksimale e cila arrihet në zonën termikisht të ndryshuar zvogëlohet me rritjen e t 8/5 .<br />
Eksperimentet e kryera kanë treguar se për të njëjtin vëllim të materialit mbushës të depozituar,<br />
tërheqja transversale është në përpjestim të zhdrejtë me trashësinë e tegelit, ndërsa është në përpjestim<br />
të drejtë me sasinë e nxehtësisë së futur dhe me gjerësinë e tegelit të saldimit.<br />
Tërheqja si pasojë e trashjes së fletëve në nyjet T varet kryesisht nga sasia e nxehtësisë së futur, nga<br />
seksioni i tegelit të saldimit dhe nga vetë trashësia e fletëve. Tërheqja rritet me rritjen e së parës dhe<br />
zvogëlohet me rritjen e së dytës dhe të tretës. Metodat më të avashta të saldimit gjithmonë kanë<br />
tendencën e rritjes së tërheqjes nëse copat janë të lira.<br />
Eksperimentet kanë treguar që: tërheqja tërthore në nyjet kokë më kokë rritet me rritjen e seksionit të<br />
saldaturës, por me shpejtësi më të vogël sa më e madhe të jetë trashësia per tu salduar. Pastaj tenton të<br />
stabilizohet për vlera që ndodhen në intervalin ndërmjet 3-4 mm.<br />
Me eksperimentet e kryera kemi konfirmuar ndikimin e dukshëm të seksionit të saldaturës si pasojë e<br />
formave të ndryshme të përgatitjes së buzëve për saldim në vlerën e tërheqjes transversale. Në provat<br />
e kryera me saldim me hark në një fletë me trashësi 12 mm dhe përgatitje në formë X të buzëve<br />
tërheqja është më e vogël sesa ne formë V. Për çfarëdo lloj përgatitje tërheqja është aq më e madhe sa<br />
më i hapur të jetë këndi i zmusos e më e madhe distanca ndërmjet buzeve.<br />
Tërheqja tërthore varet gjithashtu edhe nga lloji i saldimit. Është treguar që saldatura oksiacetilenike<br />
prodhon tërheqje më të mëdha se ajo me hark elektrik, për shkak të shpejtësisë më të vogël të shkrirjes<br />
dhe gjerësisë më të madhe të banjos.<br />
Përsa i përket ndikimit të faktorëve ekzekutivë të saldimit në tërheqjen transversale është gjetur se kjo<br />
tenton të rritet me numurin e kalimeve, gjithashtu edhe tërheqja këndore është shumë e ndikuar nga<br />
numuri i kalimeve dhe tenton të rritet me rritjen e tyre.<br />
Tërheqja transversale ndikohet edhe nga tipi i nyjes. Është treguar që tërheqja më e vogël prodhohet<br />
nga nyjet T të salduara me pjesë të alternuara të ndjekura nga ato të salduara me pjesë ballë për ballë<br />
dhe më pas nga ato me tegel këndor të vazhduar, tërheqje më të mëdha japin nyjet me mbivendosje<br />
dhe akoma më të madhe ato kokë më kokë.<br />
Eksperimentet e kryera për vlerësimin e tërheqjes gjatësore kanë treguar që për një seksion të tegelit<br />
të saldimit, madhësia e tërheqjes zvogëlohet me rritjen e seksionit të fletëve. Pasi kalohet një vlerë e<br />
caktuar e seksionit të fletëve, tërheqja tenton të jetë konstante.<br />
Sforcimet gjatësore të mbetura të saldimit janë ato me vlerë më të madhe, sepse në drejtimin gjatësor<br />
kemi në mënyrë të paevitueshme kushte të vetëpengimit më të rrepta, ndërsa vlera e sforcimeve<br />
transversale varet nga procedura e saldimit ( mbi të gjitha ka përparësinë nxehtësia specifike e futur e<br />
cila ndikon shumë në tërheqjen transversale të nyjeve të gjata) si edhe shkalla e lidhjeve të aplikuara<br />
për të penguar ose kufizuar deformimet.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 103
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Përfundimet më të rëndësishme që mund të nxirren nga eksperimentet e kryera për studimin e<br />
sforcimeve të mbetura të saldimit mund të përmblidhen në pikat e mëposhtme.<br />
Në shpërndarjen e sforcimeve transversale vihet re se:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Sforcimet transversale vështirë që mund të kalojnë 100 N/mm 2 , kur saldohet me tërheqje të lirë. Kur<br />
kampionët inkastrohen paralel me nyjen e salduar, kjo vlerë mund edhe të dyfishohet.<br />
Sforcimet transversale maksimale verifikohen në një shirit mbi aksin e nyjes, ato janë positive (në<br />
tërheqje) në zonën qendrore dhe negative ( në shtypje) në ekstremet e nyjes.<br />
Ngrohja më e gjerë ( saldimi me flakë oksiacetileni ose me procedura që kërkojnë intensitet të lartë të<br />
rrymës elektrike, si me hark të zhytur ose me elektroskorje) prodhon vlera maksimale të sforcimeve<br />
transversale pak më të vogla se ato të prodhuara nga ngrohja më e ngushtë ( saldim me hark me<br />
elektrodë të veshur, MIG, MAG, TIG) në rastin e kampionëve të lirë. Në rastin e kampionëve të<br />
inkastruar ndodh e kundërta, dmth saldimi me hark manual prodhon sforcime transversale më të vogla<br />
se ato të proceseve të mekanizuara të përmendura më lart. Kjo është në harmoni me faktin që tërheqja<br />
transversale tenton të rritet me rritjen e gjerësisë së zonës së ngrohur, dhe kështu është llogjike që<br />
edhe sforcimet që përfaqsojnë këto deformime të penguara, tentojnë të rriten me to.<br />
Skajet e nyjeve rezultojnë zakonisht të shtypura në drejtimin transversal. Kjo shpërndarje e<br />
sforcimeve transversale është një avantazh, sepse i bën më pak të rrezikshme defektet e ekstremiteteve<br />
( zgavra, jovazhdueshmëri e formës, paplotësueshmërinë, etj), të cilat janë shumë më frekuenete në<br />
skaje sesa në zonën qendrore.<br />
Në shpërndarjen e sforcimeve gjatësore vihet re se:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Sforcimet gjatësore, duke ditur që saldatura kryhet gjithmonë në kushtet e një vetëpengimi të fortë,<br />
kanë vlera të mëdha dhe në nyjet e gjata arrijnë me lehtësi kufirin e elasticitetit të materialit dhe mund<br />
të provokojnë deformime plastike të zonës së salduar.<br />
Saldimi manual me hark prodhon sforcime maksimale më të larta se ato të shkaktuara nga procedura<br />
që karakterizohen nga kontribut termik më i madh. Shpesh në të dyja rastet, por më shpesh në rastin e<br />
harkut manual, kalohet kufiri i elasticitetit.<br />
Zona e saldimit rezulton e tërhequr, ndërsa ato anësore në shtypje.<br />
Sforcimi gjatësor që është pak a shumë konstant përgjatë gjithë nyjes, bëhet zero për arsye të<br />
ekuilibrit në skaje. Pjesa e rënies duket të jetë në rangun 100-200 mm. Copat shumë të shkurtëra kanë<br />
sforcime gjatësore më të vogla.<br />
Inkastrimet paralele me aksin e saldimit nuk kanë praktikisht ndikim në ecurinë dhe në vlerat e<br />
sforcimeve gjatësore.<br />
Sforcimet gjatësore dhe transversale mund të arrijnë vlera të konsiderueshme në drejtim të trashësisë<br />
së copës, ndërsa sforcimet e mbetura pingule kanë vlera relativisht të ulëta sipas këtij drejtimi.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 104
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
Modeli i ndërtuar me element të fundëm, për studimin e shpërndarjes së sforcimeve të mbetura<br />
gjatësore sipas trashësisë në funksion të nivelit të mbushjes së nyjes si edhe shpërndarjes tyre në<br />
sipërfaqe në distance të ndryshme nga aksi i tegelit të saldimit dhe rezultate që përputheshin me ato të<br />
marra nga eksperimentet.<br />
Edhe duke patur të gjithë kujdesin për te kufizuar sforcimet e brendshme dhe përqëndrimin e tyre,<br />
shpesh është e paevitueshme prezenca e tyre në nyjet e salduara, kryesisht në konstruksione<br />
komplekse. Duke qenë se masat e marra nuk lejojnë që të parandalohet formimi i sforcimeve të<br />
saldimit, rrjedh rëndësia e materialit, karakteristikat plastike të të cilit duhet të zbusin sforcimet e<br />
krijuara nga saldatura.<br />
Nga modeli analog mekanik i ndërtuar dhe eksperimentet e kryera rrjedh se nëse nyja e salduar është e<br />
ngarkuar statikisht në tërheqje atëhere sforcimet mbetëse të saldimit nuk e ndryshojnë aftësinë<br />
mbajtëse të saj, sepse materiali është në gjendje të modifikojë shpërndarjen e sforcimeve nëpërmjet<br />
rrjedhjes plastike.<br />
Ndërsa në rastin kur nyja është e ngarkuar në shtypje sforcimet mbetëse të saldimit kanë një ndikim të<br />
madh negativ, përsa i përket qëndrueshmërisë së nyjes.<br />
Është shumë e vështirë që të gjejmë shpërndarjen efektive të sforcimeve të mbetura, e cila është lidhur<br />
ngushtë me rastet e veçanta dhe e ndikuar nga një numër i madh faktorësh. Nga ana tjetër, për arsye<br />
mbrojtëse, normativat konsiderojnë uniforme shpërndarjen e sforcimeve të mbetura dhe të barabarta<br />
me kufirin e elasticitetit të materialit, si në fushën e mekanikës së frakturës, ashtu edhe në atë të<br />
lodhjes e tensokorrozionit.<br />
Në kushte të tilla, duke qenë se normativat janë shumë konservative, me qëllim shfrytëzimin sa më të<br />
mirë të materialit, merret shtytje për të vazhduar studimet për një vlerësim më të saktë të gjendjes së<br />
sforcuar në raste të veçanta praktike.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 105
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
REFERENCAT<br />
[1] Withers P.J.: “Encyclopedia of materials science and technology”, (ed. K.H.J. Buschow et<br />
al.); 2001, Oxford, Pergamon<br />
[2] Bouchard P.J.: “Encyclopedia of materials science and technology”, (ed. K. H.J.<br />
Buschow et al.), 2001, Oxford, Pergamon.<br />
[3] J. Goldak, A. Oddy, M. Gu, W. Ma, A. Mashaie and E. Hughes, “Coupling Heat<br />
Transfer, Microstructure Evolution and Thermal Stress Analysis in Weld Mechanics”, in L.<br />
Karlsson, M. Jonsson and L-E. Lindgren (eds), IUTAM Symposium on the Mechanical<br />
Effects of Welding, Springer Verlag. 1992.<br />
[4] Goldak J,Bibby M,Moore J, House R, Patel B. “Cmputer modeling of heat flow in<br />
welds”. Metall Trns B 1986<br />
[5] D.Radaj: “Heat Effects of welding”, 1992, New York, Springer<br />
[6] S.Kou: “Welding Mtallurgy”,2003,New York,USA,Wiley-Intersience<br />
[7] Istituto Italiano della Saldatura: “Tensioni e deformazioni in saldatura”.<br />
[8] Radaj D.: “Welding residual stresses and distortion, Calculation and measurement”.<br />
[9] Flavenot J.F.: “Handbook of measurement of residual stresses”, (ed. J. Lu), pp. 35-48;<br />
1996, Lilburn, GA, Society for Experimental Mechanics.<br />
[10] Franxois M., Sprauel J.M., Dehan C.F., James M.R., Convert F., Lu J., Lebrun J.L., Ji<br />
N. and Hendricks R.Ë.: “Handbook of measurement of residual stresses”, (Ed. J. Lu), pp. 71-<br />
131; 1996, Lilburn, Ga, Society For Experimental Mechanics.<br />
[11] Ëithers P.J. and Bhadeshia H.K. D.H.: “Residual stress. Nature, origins and<br />
measurement”.<br />
[12] Lindgren, L-E., Runnemalm, H., and Nasstrom, M., “Simulation of multipass welding<br />
of a thick plate,” Int. J.Numer. Methods Eng., 44.<br />
[13] Free JA, Porter Goff RF. “Predicting residual stress in multi – pass weldments with the<br />
finite element method.Comput struct 1999; 32(2);365-78.<br />
[14] Y. Ueda and H. Murakawa, “Applications of computer and numerical analysis<br />
techniques in welding research”, JËRI, vol. 13, no. 2, 1984.<br />
[15] API 579: “Fitness for service evaluation of pressure vessels and equipment”.<br />
[16] <strong>Sc</strong>hajer, G. S., “Application Of Finite Element Calculations To Residual Stress<br />
Measurements,” ASME J. Eng. Mater. Technol., 103(2), 1981.<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 106
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
[17] Dong, P., Zhang, J., and Li, M. V., “Computational Modelling of Weld Residual<br />
Stresses and Distortions – An Integrated Framework and Industrial Applications,” ASME<br />
PVP, 373, Fatigue, Fracture, and Residual Stresses, 1998.<br />
[18] A. De, T. DebRoy, “A smart model to estimate effective thermal conductivity and<br />
viscosity in the weld pool”, Journal of Applied Physics, vol. 95, n.9, 2004.<br />
[19] A Lundback, “CAD – support fo heat input in FE-model, Mathematical Modelling of<br />
Weld Phenomena 6, 2002, pp 1113 -1121.<br />
[20] Goldak J, Chakravarti A, Bibby M., “A new finite element model for welding heat<br />
sources”, Metall Trans B,15B: 1984.<br />
[21] J.A.Goldak, A. Chakravarti, M Bibby, “A new finite element model for welding heat<br />
sources”, Metallurgical Trans B, 1994, 15B,pp 299-305<br />
[22] Murthy YVLN, Rao Vencata G, Iyer Krishna P. “Numerical simulation of weldingand<br />
quenching process using transient thermal and thermo-elasto-plastic formulations. Comput<br />
struct 1996:60(1):131-54.<br />
[23] Jonsson M, Josefson BL., “Experimentally determined transient and residual stresses in<br />
the Butt-welded pipes”, J Strain Anal, 23(1), 1998<br />
[24] K.Masubuchi: “Analysis of welded structures”, 1981, Oxford, England, Pergamon<br />
Press.<br />
[25] D.A.Price,S.W.Williams,A.Wescott, C.J.C. Harrison, A.Rezai, A.Steuwer,M.Peel,<br />
P.Staron and M.Kocak: “<strong>Sc</strong>ience and Technology of Welding and Joining”, 2007,12,620-633.<br />
[26] BS 7910:2005: “Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic<br />
structures”.<br />
[27] Mechanics and Mechanisms of fracture /An Introduction Alan Liu (1993)<br />
[28] Giulio BALLIO e Claudio BERNUZI (2008) Progettare costruzioni in acciaio.<br />
[29] UNI EN 1993-1-1:2005-Eurocode 3- Design of steel structure- Part 1-1: General rules<br />
and rules for buildings<br />
[30] Giulio BALLIO e Federico M. MAZZOLANI ( 2009) Strutture in Acciaio: sistemi<br />
strutturali-sicurezza e carichi-materiale unioni e collegamenti- resistenza e stabilita.<br />
[31] UNI EN 1998-1-8:2005-Eurocode 3- Design of steel structure- Part 1-8: Design of<br />
connecting devices.<br />
[32] ASM Handbook, Corrosion, fundamentals, testing and protection.(1994)<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 107
Tërheqja e copave dhe sforcimet e brëndshme në procesin e saldimit<br />
[33] D Camilleri, T Comlekci and T.G.F.Gray: “Journal of strain analysis for Engineering<br />
design”,2005,40,161-176.<br />
[34] Jonson M, L Lindgren LE. “Deformation and stresses in but-welding of large plates<br />
with special reference to the mechanical material properties”.J Eng Math Tech 1995;107:265-<br />
70<br />
[35] British Energy R6, Revision 4.<br />
[36] T.Nagy, S.W.Williams, P.a.Colegrove, I.Fafiolu and C.R.Ikeagu: Proc.2 nd International<br />
Workshop on “Thermal Forming and Welding Distorsion”, Bremen, Germany, 22-23 April<br />
2008.<br />
[37] Determining residual stresses by the hole-drilling strain-gage method”. ASTM standard<br />
E 837.<br />
[38] Timoshenko S and J.M.Goodier, “Theory of Elasticity”.New York: McGraw-Hill<br />
(1951)<br />
[39] Rendler N.I and I.Vigness, “Hole-drilling Strain-gage method of measuring residual<br />
stresses”.Proc SESA XXIII,No2.577-586(1996).<br />
[40] <strong>Sc</strong>hajer. G.S and Tootoonian, M, “A new rosette design for more reliable hole-drilling<br />
residual stress measurements”. Experimental mechanics, Vol 37, No 3, pp 299-306, 1997.<br />
[41] Niku-Lari, A.J. Lu and J.F. Flavenot, “Measurement of residual stress distribution by<br />
the incremental hole-drilling method”.Experimental mechanics 25: 175-185 (1995).<br />
Msc.Ing.<strong>Klodian</strong> <strong>Gumeni</strong> 108