28.10.2014 Views

M.Sc. Klodian Gumeni - Fakulteti Inxhinierise Mekanike

M.Sc. Klodian Gumeni - Fakulteti Inxhinierise Mekanike

M.Sc. Klodian Gumeni - Fakulteti Inxhinierise Mekanike

SHOW MORE
SHOW LESS

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!