Công nghệ hàn - Ứng suất và độ cong vênh khi hàn

øng suÊt vμ ®é cong vªnh khi hμn QuyÓn s¸ch nµy nãi vÒ ®iÒu g×! ë bÕn tµu, con tµu ®−îc cËp bÕn. Nã v−ît qua thö nghiÖm thµnh c«ng vµ b¾t ®Çu cuéc sèng trªn biÓn. S¸ng rÊt sím, BiÓn hoµn toµn yªn tÜnh. Mét sù im lÆng s©u l¾ng. Bçng nhiªn vang lªn mét ©m thanh lín bÊt ngê gièng nh− mét tiÕng næ, con tÇu bÞ g·y ra lµm ®«i. C¸i ®ã x¶y ra víi con tµu cña Mü “SKENEKTEDI” trong thÕ chiÕn thø hai. Nguyªn nh©n g©y ra tai ho¹ lµ g×? Cã thÓ con tµu bÞ tÊn c«ng bëi thuû l«i cña tµu ngÇm ®èi ph−¬ng hoÆc bÞ næ do bom cña kÎ thï ®−îc bÝ mËt gµi vµo hoÆc lµ cuèi cïng nã bÞ qu¸ t¶i? Kh«ng ph¶i ®iÒu thø nhÊt, thø hai, thø ba. Sù ph¸ vì con tµu tù x¶y ra tù nã kh«ng cã nguyªn nh©n râ rÖt nµo. Tõ th¸ng hai 1942 ®Õn hÕt th¸ng 4 – 1946 ë Mü ®· chÕ t¹o 4694 c¸c con tµu vËn t¶i b»ng kim lo¹i “LIBERTI”. Trong sè ®ã cã 970 con tµu cã 1442 vÕt nøt. Trong sè ®ã cã 127 con bÞ háng hoµn toµn, mét phÇn bÞ g·y lµm ®«i, phÇn lín x¶y ra gièng víi con tµu “SKENEKTEDI”, tù nã x¶y ra chØ nhËn thÊy râ nhÊt lµ vµo mïa ®«ng th−êng x¶y ra tõ th¸ng 11 vµ hÕt th¸ng 3. Ngµy 19-1-1937 ë BØ gÇn thµnh phè Khaccelta x©y dùng xong mét chiÕc cÇu cho ®−êng «t« cã kÕt cÊu hµn víi chiÒu dµi nhÞp 73,5 m qua kªnh Albert. cÇu ®−îc thö nghiÖm thµnh c«ng vµ ®−a vµo vËn hµnh. Sau 14 th¸ng, ngµy 14-3-1938 ®ét nhiªn nã ®æ sËp xuèng, mÆc dï trªn ®ã kh«ng hÒ cho vËn chuyÓn g×. Tr−íc ®ã ®· nhËn thÊy trêi trë l¹nh ®ét ngét. Râ rµng lµ tr−êng hîp thø hai tù ph¸ háng kÕt cÊu hµn. Trong qu¸ khø nguyªn nh©n chÝnh cña sù ph¸ huû kÕt cÊu hµn lµ do øng suÊt mµ nã lu«n xuÊt hiÖn trong c¸c kÕt cÊu sau khi hµn, vµ ®−îc gäi lµ øng suÊt hµn. Ng−êi ta cho r»ng chóng lµm gi¶m ®é bÒn vµ dÉn ®Õn ph¸ háng. Tõ ®ã ®−a ra kÕt luËn lµ viÖc hµn cßn ®−îc sö dông mét c¸ch thËn träng kh«ng ®−îc hµn nh÷ng kÕt cÊu quan träng tèt h¬n lµ chÕ t¹o chóng nhê c¸ch t¸n rivª. Nh−ng t¹i sao khi mµ hµng ngµn hµng v¹n kÕt cÊu hµn lµm viÖc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn khã kh¨n ( nÆng nÒ ) vÉn rÊt tèt. Thêi gian lµm viÖc dµi kh«ng chª vµo ®©u ®−îc. ë chóng tÊt nhiªn còng tån t¹i øng suÊt do hµn. Chóng ta nhËn biÕt r»ng c¸c gi¸ trÞ cña øng suÊt nµy lu«n t¨ng lªn mét c¸ch ®¸ng kÓ. Trong quyÓn s¸ch nhá nµy chØ nãi vÒ øng suÊt hµn lµ g×? T¹i sao còng nh− chóng suÊt hiÖn nh− thÕ nµo, nã lµm gi¶m ®é bÒn kÕt cÊu ®i bao nhiªu, cã thÓ ®iÒu chØnh gi¸ trÞ cña chóng nh− thÕ nµo, trong tr−êng hîp nµo cÇn gi¶i phãng chóng khái kÕt cÊu vµ lµm viÖc ®ã nh− thÕ nµo. UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 1 of 41 Mét thî hµn ®Òu biÕt râ r»ng kÕt cÊu ®−îc hµn hoÆc c¸c chi tiÕt cña nã thay ®æi mét Ýt kÝch th−íc vµ h×nh d¹ng so víi lóc chóng cã kÝch th−íc khi hµn l¹i víi nhau vµ chóng kh«ng ph¼ng n÷a chóng bÞ cong vªnh, chç th× låi, chç th× lâm, chiÒu dµi bÞ gi¶m kÓ c¶ tæng chiÒu réng cña tÊm. Trong tr−êng hîp nµy ta nãi r»ng c¸c tÊm ®· biÕn d¹ng vµ cã biÕn d¹ng hµn. BiÕn d¹ng hµn cã thÓ ®i tíi nhiÒu ®iÒu kh«ng hay. Chóng g©y khã kh¨n cho viÖc tæ hîp kÕt cÊu tõ c¸c chi tiÕt ®−îc hµn vµ c¸c côm, lµm mÊt ®i h×nh d¸ng bªn ngoµi cña s¶n phÈm. NÕu kh«ng ng¨n ngõa sù xuÊt hiÖn cña chóng hoÆc kh«ng lo¹i bá sù h×nh thµnh cña biÕn d¹ng th× ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o nµy kh«ng thÓ lµm ®−îc nh− chÕ t¹o kÕt cÊu b»ng c¸ch nèi c¸c khèi lín ®−îc hµn ®¬n lÎ. VËy trong thêi ®¹i hiÖn nay nh÷ng con l¨n vµ c¸c kÕt cÊu lín ®· ®−îc chÕ t¹o. BiÕn d¹ng hµn th−êng thÊy trong h×nh d¹ng kÕt cÊu vµ cÊu kiÖn cña nã cã thÓ ¶nh h−ëng ®Õn ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña chóng vµ sau ®ã là ®Õn ®é bÒn cña chóng. V× vËy rÊt cÇn nhËn biÕt r»ng ng¨n ngõa sù ph¸t triÓn c¸c biÕn d¹ng lín, lo¹i bá biÕn d¹ng nÕu nh− chóng xuÊt hiÖn vµ v−ît qu¸ giíi h¹n cho phÐp. Nãi mét c¸ch ng¾n gän lµ cÇn häc c¸ch ®iÒu khiÓn c¸c biÕn d¹ng vµ c¸ch ®ã chØ cã thÓ lµm ®−îc khi hiÓu râ chóng xuÊt hiÖn nh− thÕ nµo t¹i sao chóng xuÊt hiÖn vµ nã cã tÝnh chÊt g×? TÊt nhiªn trong cuèn s¸ch nhá kh«ng phæ th«ng nµy kh«ng thÓ tr¶ lêi ®Çy ®ñ tÊt c¶ c¸c quyÕt s¸ch mµ nã hoµn toµn kh«ng ®¬n gi¶n. Môc ®Ých cña chóng ta lµ th«ng b¸o cho ®éc gi¶ c¸c hiÓu biÕt ban ®Çu cho hä mét vµi lêi khuyªn thùc tÕ còng nh− chuÈn bÞ tµi liÖu cÇn thiÕt cho hä ®äc vÒ biÕn d¹ng vµ øng suÊt hµn. øng suÊt vµ biÕn d¹ng lµ g× vµ chóng cã quan hÖ nh− thÕ nµo c¸c c«ng tr×nh còng nh− c¸c m¸y mãc kh¸c nhau, c¸c phÇn riªng rÏ cña chóng tr·i qua nh÷ng t¸c dông t¶i träng mu«n hißnh mu«n vÏ (lùc). D©y thÐp treo vËt nÆng ®−îc cÇn trôc n©ng lªn nhËn ®−îc 1 lùc kÐo b»ng träng l−îng cña vËt ®ã. ¸p lùc khÝ (h¬i) trong xi lanh cña ®éng c¬ «t« ®−îc truyÒn qua piston, chèt piston vµ thanh truyÒn lªn trôc khuû. khÝ nÐn trong b×nh khÝ Ðp vµo b×nh nh− muèn lµm ®øt chóng. Tªn löa bay trong kh«ng gian vò trô d−íi t¸c dông cña lùc hót tíi c¸c thiªn thÓ ph¶n lùc do khÝ t¹o nªn, s¶n phÈm ®èt ch¸y cña nhiªn liÖu tªn löa, tÊt c¶ c¸c lùc nµy ®èi víi c¸c thiªn thÓ ®−îc nh¾c ®Õn nh− lµ lùc bªn ngoµi. C¸c lùc bªn ngoµi t¸c dông vµo vËt thÓ t¹o nªn ¸p lùc bªn trong, ®ã lµ c¸c lùc t¸c ®éng qua l¹i gi÷a c¸c phÇn nhá riªng biÖt cña vËt thÓ ( c¸c nguyªn tö hoÆc ph©n tö ). Nghiªn cøu c¸c lùc bªn trong dÉn ®Õn ph−¬ng ph¸p gäi lµ ph−¬ng ph¸p mÆt c¾t. H·y kÐo mét thanh dÇm b»ng lùc bªn ngoµi P ( h×nh 1a ). D−íi t¸c dông cña lùc nµy nã ®−îc c©n b»ng. Chóng ta t−ìng t−îng ®· c¾t thanh dÇm b»ng b»ng mét mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi trôc cña nã. MÆt ph¼ng nµy chia UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 2 of 41 thanh dÇm thµnh hai phÇn trªn vµ d−íi. Chóng ta nghÜ lµ vøt bá 1 phÇn ®i thÝ dô lµ phÇn trªn ch¼ng h¹n. Quan s¸t phÇn d−íi ( h×nh 1δ ), Cã thÓ nãi r»ng nã ®−îc c©n b»ng d−íi t¸c dông cña lùc bªn ngoµi P vµ c¸c lùc bªn trong n mµ trong tr−êng hîp ®ã cÇn ph©n bè ®Òu theo mÆt c¾t, c¸c lùc n nµy kh¸c víi lùc bªn ngoµi P vµ ®−îc gäi lµ lùc bªn trong. Ch¾c ch¾n r»ng tæng tÊt c¶ c¸c lùc bªn trong b»ng lùc bªn ngoµi P ®Ó nã b¶o ®¶m sù c©n b»ng phÇn d−íi cña thanh dÇm. B©y giê chóng ta xem thÝ dô d−íi ®©y cã 3 thanh cïng gièng nhau c¶ mét vËt liÖu: mét cã tiÕt diÖn trßn, mét cã tiÕt diÖn vu«ng vµ mét cã h×nh d¸ng cong ( h×nh 2). UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 3 of 41 TÊt c¶ 3 thanh cã diÖn tÝch mÆt c¾t ngang kh¸c nhau. NhËn thÊy r»ng tõ 3 thanh ®ã thanh nµo chÞu t¸c dông lùc lín h¬n, chÞu øng lùc lín h¬n ®Ó dÉn tíi tù nã bÞ ph¸ huû ( bÞ ®øt ). Cã thÓ nãi r»ng thanh thø 3 cã tiÕt diÖn cong chÞu ®−îc t¸c dông lín nhÊt. Nh−ng nã cã diÖn tÝch mÆt c¾t ngang lín nhÊt. §Ó tr¶ lêi c¸c c©u hái ®−îc ®Æt ra râ rµng kh«ng biÕt r»ng lùc ®ã bªn trong nh− thÕ nµo t¸c dông lªn 1 ®¬n vÞ diÖn tÝch (1cm2) cña tiÕt diÖn ngang mçi thanh dÇm, ®ã chÝnh lµ c¸i chÞu ®¹i l−îng lùc bªn ngoµi trªn diÖn tÝch mÆt c¾t ngang t−¬ng øng c¸c thanh dÇm khi ®ã chóng ta cã: 2 2 1 1 500 6 3000 cmkg cm kg F p == 2 2 2 2 625 4 2500 cmkg cm kg F p == 2 2 3 3 500 8 4000 cmkg cm kg F p == Nh− vËy thanh thø 2 bÞ chÞu øng lùc lín nhÊt, thanh thø nhÊt vµ thø 3 lµ nh− nhau. KÕt qu¶ thu ®−îc khi tiÕn hµnh chia. ®¹i l−îng ®ã ®−îc gäi lµ øng suÊt. Ngoµi ra cong nãi lµ øng suÊt thÓ hiÖn b»ng sè b»ng lùc bªn trong lªn mét ®¬n vÞ mÆt c¾t. Trong tr−êng hîp cña chóng ta øng suÊt vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng tiÕt diÖn. øng suÊt nµy gäi lµ øng suÊt ph¸p vµ ky hiÖu lµ . Trong tr−êng hîp chung øng suÊt cã thÓ h−íng d−íi mét gãc nµo ®ã ®èi víi mÆt ph¼ng cña tiÕt diÖn quan s¸t (h×nh 3 ) UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 4 of 41 Lóc ®ã ph©n nã ra hai phÇn lµ øng suÊt ph¸p vµ øng suÊt tiÕp ®−îc k hiÖu lµ . Trong thÝ dô trªn øng suÊt b»ng: Thanh ®Çu 1=500 kg/cm2 Thanh hai 2=625 kg/cm2 Thanh ba 3=500 kg/cm2 øng suÊt thÓ hiÖn kg/cm2 hoÆc kg/mm2 v× 1cm2=100mm2 nªn trªn 1mm2 sÏ t¸c dông 1 lùc bªn trong nhá h¬n 100 lÇn. ®Ó ®−a vµo kg/cm2 ph¶i tÝnh øng suÊt lín h¬n cÇn chia chóng cho 100. chóng ta ®−îc 1=5kg/mm2, 2=6,25 kg/mm2, 3=5 kg/mm2. Trong tr−êng hîp kÐo ®¬n øng suÊt trong mçi thanh ®−îc chia ®Òu theo tiÕt diÖn ngang toµn bé. Ngoµi ra kh«ng ph¶i còng nh− vËy. Khi kÐo ®¬n trong c¸c tiÕt diÖn ®i qua lç hoÆc c¸c r·nh c¾t øng suÊt ®−îc ph©n chia kh«ng ®Òu ( h×nh 4,a vµ β ). UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 5 of 41 Chóng tËp trung gÇn ë c¸c vÕt c¾t vµ ë c¸c lç v× vËy ®−îc gäi lµ vÞ trÝ tËp trung øng suÊt. C¸c khuyÕt tËt hµn: Rç h¹t, vÕt nøt, r·nh c¾t, hµn kh«ng thÊu còng lµ n¬i tËp trung øng suÊt. T−¬ng tù cã thÓ thÓ hiÖn ph©n bè øng suÊt theo mÆt c¾t ë d¹ng ®å thÞ ( h×nh 4 δ ). c¸c ®å thÞ nµy gäi lµ biÓu ®å øng suÊt. Chóng chØ ra gi¸ trÞ øng suÊt trong c¸c phÇn diÖn tÝch kh¸c nhau , , . Tõ h×nh 4 chóng ta nhËn thÊy r»ng tËp trung øng suÊt cã vÞ trÝ cã tªn trong chç tËp trung (I, II), trong khi ®ã ë c¸c mÆt c¾t ph©n bè xa chóng, tËp trung øng suÊt kh«ng cã vµ øng suÊt ®−îc ph©n bè ®Òu nhau (III). Sù ph©n bè øng suÊt kh«ng ®Òu kh«ng ph¶i chØ do sù tån t¹i cña c¸c bé phËn tËp trung øng suÊt. Sù ph©n bè øng suÊt phô thuéc vµo viÖc ®Æt vµo vËt thÓ cho tr−íc nh− thÕ nµo? thÝ dô nÕu ®Æt thanh dÇm lªn 2 æ ®ì vµ ®Æt lùc h−íng vu«ng gãc víi trôc cña nã (h×nh 5a), trong tr−êng hîp nµy ta nãi r»ng thanh dÇm chÞu uèn vµ sù ph©n bè øng suÊt ph¸p trong mÆt c¾t ngang cña nã sÏ ®−îc chØ ra gièng nh− h×nh 5b vµ c. UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 6 of 41 Trong phÇn trªn cña thanh dÇm øng suÊt sÏ lµ øng suÊt nÐn ( dÊu ký hiÖu lµ - ) vµ phÇn d−íi lµ øng suÊt kÐo (ký hiÖu lµ +) øng suÊt cã gi¸ trÞ lín nhÊt lµ ë vÞ trÝ c¸c ®−êng sinh däc trªn d−íi cña thanh dÇm vµ ë gi÷a chiÒu cao mÆt c¾t thanh dÇm b»ng 0. Kinh nghiÖm chØ ra r»ng lùc bªn ngoµi lu«n lu«n g©y nªn sù thay ®æi vÒ d¹ng vµ kÝch th−íc cña vËt thÓ tuy r»ng trong phÇn lín c¸c tr−êng hîp c¸c thay ®æi nµy rÊt nhá ®Õn nçi m¾t th−êng kh«ng nhËn thÊy ®−îc vµ ph¸t hiÖn d−îc nhê dông cô chÝnh x¸c ®Æc biÖt. Thanh dÇm chÞu t¸c dông cña c¸c lùc kÐo sÏ gi·n dµi ra. Khi ®ã c¸c kÝch th−íc ngang sÏ nhá ®i (h×nh 6a). Ngù¬c l¹i khi nÐn chiÒu dµi thanh dÇm gi¶m ®i trong khi ®ã kÝch th−íc ngang t¨ng lªn (h×nh 6b). Thanh dÇm th¼ng d−íi t¸c dông cña lùc ngang bÞ thay ®æi d¹ng ban ®Çu, bÞ uèn cong, tøc lµ ®−êng t©m cña nã lµ ®−êng cong (h×nh 6b). LÊy theo bÒ mÆt c¹nh cña tÊm l−íi (h×nh 6,z) sau ®ã uèn (h×nh 6,). TÊt c¶ ®−êng ngang cña l−íi khi uèn vÉn gi÷ th¼ng. Cã nghÜa lµ c¸c mÆt c¾t ngang cña thanh dÇm sau khi uèn vÉn gi÷ ph¼ng, song m¾t m¹ng l−íi bÞ mÐo ®i. Tõ c¸c h×nh ch÷ nhËt chóng trë thµnh h×nh thang, chóng ta thÊy r»ng tõ phÝa uèn cña thanh dÇm bÞ uèn c¸c ®−êng sinh däc bÞ d¶m ®i theo chiÒu dµi, vµ tõ phÝa låi cña chóng bÞ dµi ra (bÞ kÐo). Sù thay ®æi chiÒu dµi ®−êng sinh cµng lín th× chóng cµng c¸ch xa khái t©m cña chóng. Muèn thanh dÇm cã thÓ xÈy ra kh«ng chØ do lùc chiÒu ngang mµ cßn c¶ lùc däc trôc nÕu nh− chóng ®−îc ®Æt c¸ch dêi t©m. UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 7 of 41 Sù thay ®æi bÊt kú hoÆc lµ kÝch th−íc cña vËt thÓ ®−îc gäi lµ biÕn d¹ng. kÐo, nÐn, uèn ®−îc gäi lµ c¸c lo¹i kh¸c nhau cña biÕn d¹ng ngoµi chóng ra cßn c¸c kiÓu biÕn d¹ng kh¸c. Chóng ta trë l¹i h×nh 6,b d−íi t¸c dông cña lùc P thanh dÇm bÞ cong, vâng vµ chiÕm vÞ trÝ chØ ra b»ng ®−êng ®øt. NÕu lùc P kh«ng lín th× sau khi bá nã ®i thanh dÇm l¹i ®−îc th¼ng ra vµ trë l¹i vÞ trÝ ban ®Çu. BiÕn d¹ng mµ nã biÕn mÊt sau khi lo¹i bá lùc t¹o nªn nã ®−îc gäi lµ ®Çn håi, nÕu lùc P ®ñ lín th× sau khi lo¹i bá nã thanh dÇm kh«ng th¼ng l¹i hoµn toµn cßn bÞ cong gäi lµ biÕn d¹ng dÎo . B©y giê chóng ta xem xÐt ®¹i l−îng biÕn d¹ng phô thuéc vµo c¸i g× vµ gi÷a biÕn d¹ng vµ øng suÊt cã liªn quan ®Õn nhau nh− thÕ nµo. §Ó thanh dÇm cã chiÒu dµi ban ®Çu l ®−îc kÐo b»ng lùc P (h×nh 6,a) sau khi ®Æt lùc vµo chiÒu dµi cña thanh lµ l1. sù kh¸c nhau gi÷a l vµ l1 = l ll l l =Δ 1 NÕu nh− lùc P kh«ng lín l¾m, thanh dÇm sÏ bÞ uèn vµ biÕn d¹ng cña nã cã thÓ tÝnh ®−îc theo c«ng thøc UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 8 of 41 l= FE lP . . F: diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña thanh dÇm. E: m« ®un ®µn håi ph¸p ë c¸c vËt liÖu kh¸c nhau m«®un ®µn håi ph¸p cã gi¸ trÞ kh¸c nhau. §èi víi phÇn lín c¸c lo¹i thÐp cã thÓ tÝnh gÇn ®óng 2000000kg/cm2, ë ®ång vµng gi¸ trÞ m«dun nhá h¬n so víi thÐp gç thÊp 10 lÇn so víi ®ång vµng. V× = F P vµ = l lΔ nªn = E σ V× vËy øng suÊt vµ biÕn d¹ng liªn quan chÆt chÏ víi nhau, ngoµi ra chóng cßn c©n ®èi lÉn nhau. Nh−ng sù c©n ®èi nµy ®−îc b¶o vÖ cho tíi khi vËt liÖu ®µn håi ®ã lµ khi øng suÊt kh«ng ®¹t tíi gi¸ trÞ tíi h¹n nµo ®ã mµ sau ®ã sÏ b¾t ®Çu biÕn d¹ng dÎo. Cßn giíi h¹n cña øng suÊt mµ nã ®¹t ®−îc sÏ b¾t ®Çu biÕn d¹ng dÎo râ nÐt ®−îc gäi lµ giíi h¹n ch¶y. Giíi h¹n ch¶y ®−îc ký hiÖu lµ . ë thÐp cacbon G.3 ®−îc sö dông réng r·i ®Ó chÕ t¹o c¸c kÕt cÊu kh¸c nhau, giíi h¹n ch¶y lµ 2500kg/cm2. §Æc tr−ng quan träng kh¸c cña vËt liÖu lµ øng suÊt mµ nã dÉn tíi ph¸ huû nã. C¸c ®Æc tr−ng nµy gäi lµ giíi h¹n bÒn hoÆc lµ øng suÊt t¹m thêi. ë thÐp CT3 giíi h¹n bÒn b»ng 4000-5000kg/cm2. ë mét vµi thÐp hîp kim giíi h¹n bÒn cao h¬n gÊp vµi lÇn Cã thÓ cã tr−êng hîp ngo¹i lùc kh«ng tån t¹i mµ øng suÊt vÉn cã. C¸c b¹n ®· bao giê nghe thÊy tªn gäi lµ nh÷ng giät n−íc m¾t balaku ch−a? Cã thÓ thu ®−îc nã nÕu nh− nh÷ng giät thuû tinh nÊu ch¶y ®−îc ®æ vµo dÇu hoÆc n−íc. Do lµm l¹nh ®ét ngét c¸c giät thuû tinh nhanh chãng ®«ng l¹i vµ ®−îc t«i, chóng cã d¹ng h×nh qu¶ lª vµ cã mòi nhän. N−íc m¾t balaku cã tÝnh chÊt rÊt thó vÞ. Chóng gi÷ ®−îc h×nh d¸ng kh«ng bÞ ph¸ vì chÞu va ®Ëp chç phÇn dµy d¹n h¬n. Nh−ng bÒ mÆt bÞ x©y x¸t nÕu bÞ vËt cøng t¸c dông hay bÞ g·y phÇn du«i nhän gièng nh− t¸ch ra thµnh c¸c m¶nh nhá. C¸i ®ã còng diÔn ra nÕu nh− ®u«i nhän ®−îc hoµ tan vµo trong axit. Chóng ta thö bÎ g·y ®u«i cña giät theo phÇn nhá ®Ó trong cèc ®ùng n−íc. Khi ®ã giät thuû tinh kh«ng chØ bÞ vì tan tµnh thµnh c¸c m¶nh nhá mµ cèc còng bÞ vì. C¸c tÝnh chÊt nµy lµ nguyªn nh©n xuÊt hiÖn ë c¸c líp bÒ mÆt cña giät thuû tinh øng suÊt rÊt lín khi lµm l¹nh nhanh. Do giät thuû tinh ®ang n»m trªn bµn, kh«ng cã bÊt kú ngo¹i lùc nµo t¸c dông lªn nã. Trong nã kh«ng Ýt c¸c øng suÊt lín mµ nh− chóng ta ®· thÊy cã thÓ tù biÓu lé rÊt râ nÐt. C¸c øng suÊt nµy cã trong v¹t thÓ khi kh«ng cã ngo¹i lùc ®−îc gäi lµ øng suÊt riªng th«ng th−êng c¸c øng suÊt nµy suÊt hiÖn trong c¸c s¶n phÈm do hËu qu¶ cña c¸c nguyªn c«ng mµ ph¶i chÞu khi gia c«ng. Chóng ta cho phÐp ghÐp hai tÊm kim lo¹i víi nhau b»ng ®inh t¸n ®−îc ®èt nãng (h×nh 7δ). Khi lµm nguéi ®inh t¸n sÏ gi¶m chiÒu dµi cña chóng, lµm UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 9 of 41 trë ng¹i cho c¸c tÊm kim lo¹i. HÖ qu¶ ®inh t¸n sÏ kÐo chÖch c¸c tÊm vµ t¹o nªn cho chóng øng suÊt nÐn. Riªng ®inh t¸n sÏ chÞu øng suÊt kÐo. Mét thÝ dô øng suÊt riªng trong kim lo¹i c¸n. Sau khi c¸c phÇn kh¸c nhau cña thÐp ch÷ I nguéi kh¸c nhau v× chóng cã chiÒu dµy máng kh¸c nhau, khi ®ã tÝnh chÊt ®µn håi ë nhiÖt ®é cao sÏ mÊt ®i tr−íc khi trë l¹i nh− tr−íc kia, nã sÏ trë nªn cøng sÏ g©y c¶n trë sù co ngãt 2 phÇn dÇm ch÷ I bÞ ®«ng l¹i lÇn thø hai. KÕt qu¶ lµ sau khi nguéi toµn bé thÐp ch÷ I thµnh hai ®Çu xuÊt hiÖn øng suÊt kÐo riªng vµ ë thµnh lµ øng suÊt nÐn (h×nh 7δ. Chóng suÊt hiÖn kh«ng nhanh mµ ®−îc gom gép tõ tõ , thay ®æi gi¸ trÞ cña nã theo møc ®é nguéi. Cuèi cïng nã cã d¹ng nh− h×nh vÏ. øng suÊt tøc thêi vµ øng suÊt d− sinh ra kh«ng chØ khi t¸n vµ c¸n. Chóng ®−îc biÓu hiÖn hÇu nh− ë tÊt c¶ c¸c thao t¸c c«ng nghÖ. TÝnh chÊt quan träng cña øng suÊt riªng lµ chóng ë bÊt kú mÆt c¾t nµo cña vËt thÓ ®−îc c©n b»ng lÉn nhau. Cã nghÜa lµ nÕu nh− ë bÊt kú mÆt c¾t nµo cã øng suÊt kÐo nhÊt ®Þnh ë ®ã còng cã øng suÊt nÐn . T¹i sao vµ ë ®iÒu kiÖn nung nµo dÉn ®Õn øng suÊt riªng vµ biÕn d¹ng. øng suÊt riªng cã thÓ ®−îc sinh ra theo c¸c nguyªn nh©n kh¸c nhau, nung nãng s¶n phÈm kh«ng ®Òu lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n ®ã. Chóng ta h×nh dung cã 1 thanh thÐp víi chiÒu dµi l ®−îc kÑp cøng mét phÝa (h×nh 8a). Sau ®ã nung nãng thanh nµy d·n dµi ra mét ®o¹n l nµo ®ã. NÕu b©y giê lµm nguéi thanh nh− nhiÖt ®é ban ®Çu. UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 10 of 41 NÕu kh«ng nung nãng ë nhiÖt ®é cao, thanh I chØ bÞ ®µn håi vµ trong nã kh«ng suÊt hiÖn biÕn d¹ng dÎo sau khi lµ nguéi hoµn toµn tÊt c¶ sÏ trë l¹i vÞ trÝ tr−íc. VËy chóng ta thÊy nung nãng kh«ng ®Òu dÉn ®Õn xuÊt hiÖn øng suÊt riªng tøc thêi vµ biÕn d¹ng ngoµi ra ®Ó sau khi lµm nguéi bªn trong kim lo¹i cã øng suÊt d− vµ biÕn d¹ng . Cµng nung nãng cao vµ cµng kh«ng ®Òu th× sù suÊt hiÖn cña biÕn d¹ng dÎo cµng râ h¬n vµ tiÕp ®ã lµ biÕn d¹ng vµ øng suÊt d−. Khi hµn c¾t kim lo¹i b»ng ngän löa nhiÖt ®é nung nãng cao cã phÇn vËt liÖu sÏ bÞ nung nãng Ýt v× vËy sÏ xuÊt hiÖn øng suÊt d− vµ biÕn d¹ng. Hµn ®¾p ®−êng hµn bªn c¹nh cña d¶i b¨ng Chóng ta lÊy mét d¶i b¨ng cã tiÕt diÖn gãc vu«ng vµ hµn ®¾p mét ®−êng hµn lªn c¹nh nã (h×nh 10a) sau khi hµn ®¾p vµ ®Ó nguéi d¶i b¨ng nhËn ®−îc biÕn d¹ng d−, nã bÞ cong vµ cong lâm vÒ phÝa n¬i diÔn ra hµn ®¾p (h×nh 10) ë c¸c mÆt c¾t ngang cña phÇn hµn ®¾p d¶i b¨ng xuÊt hiÖn øng suÊt d− ®−îc chØ ra ë h×nh 10δ. ®−êng hµn vµ c¸c phÇn d·i b¨ng gÇn víi nã chÞu nung nãng cao sÏ cã øng suÊt d− kÐo b»ng giíi h¹n ch¶y. PhÇn gi÷a d·i b¨ng bÞ nÐn vµ gÇn c¹nh sÏ cã øng suÊt d− kÐo. UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 11 of 41 §Ó hiÓu ®ù¬c t¹i sao chóng ta quan s¸t s¬ ®å ®−îc ®¬n gi¶n ho¸ sau ®©y. Chóng ta cho r»ng lµ ®−êng hµn vµ vïng d¶i b¨ng gÇn nã (h×nh 10t) ®−îc ®èt nãng ®ång thêi theo toµn bé chiÒu dµi phÇn cßn l¹i cña d·i b¨ng khi ®ã vÉn cßn nguéi. Khi ®ã ®−êng hµn ®¾p vµ vïng bÞ nung nãng cña d·i b¨ng cã thÓ coi nh− mét thanh dÇm. Khi nung nãng thanh dÇm nµy cã xu hu−íng në ra vµ Ðp vÒ phÇn nguéi cña d·i b¨ng g©y nªn trong nã kÐo cïng víi uèn .tù thanh dÇm bÞ nÐn v× phÇn cßn l¹i cña d·i b¨ng c¶n trë sù gi¶n në nhiÖt cña chóng. KÕt qu¶ lµ bªn phÝa nung nãng bÞ cong låi vµ c¹nh d−íi cong lâm xuèng. Trong c¸c ®iÒu kiÖn nµy thanh dÇm ®−îc chóng ta ph©n chia bÞ nÐn Ðp dÎo sau khi nguéi nã bÞ ngãt l¹i mét gi¸ trÞ nÐn dÎo sù co ngãt nµy l¹i bÞ ng¨n c¶n bëi kim lo¹i xung quanh trong lóc nµy thanh dÇm sÏ bÞ nøt. Nh− vËy nÕu so s¸nh biÕn d¹ng tøc thêi vµ øng suÊt cña tÊm thÐp nung nãng vµ biÕn d¹ng vµ øng suÊt d− sau khi lµm nguéi chóng ta thÊy r»ng ®é vâng h−íng vÒ phÝa ®èi diÖn sù ph©n bè øng suÊt sÏ ng−îc l¹i theo dÊu . Trong thùc tÕ th−êng nãi r»ng biÕn d¹ng xuÊt hiÖn lµ do c¸c mèi hµn bÞ kÐo, nh−ng thùc chÊt l¹i kh«ng ph¶i nh− vËy. BiÕn d¹ng vµ øng suÊt khi hµn nèi c¸c tÊm thÐp. §Ó b¶o ®¶m hµn tèt c¸c tÊm hoÆc l¸ thÐp th× khe hë ®−îc ®Æt sao cho kh«ng lín. NÕu nh− c¸c tÊm kh«ng ®−îc kÑp chÆt tr−íc khi hµn. UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 12 of 41 Sau khi hµn c¸c tÊm bÞ co l¹i h−íng cña chiÒu däc lÉn chiÒu ngang trªn c¸c phÇn kh¸c nhau cña tÊm co ngãt sÏ kh¸c nhau ®é co ngãt sÏ kh¸c nhau. Chóng ta nãi r»ng hµn nèi mèi hµn ch÷ X tõ mét phÝa g©y ra biÕn d¹ng mµ nã khong c¶n trë gi c¶. Khi hµn mèi hµn tõ phÝa thø hai g©y ra biÕn d¹ng gãc ë vÞ trÝ ®èi diÖn. Nh−ng phÇn ®· hµn cña mèi hµn sÏ g©y c¶n trë viÖc ®Æt h−íng biÕn d¹ng lÇn thø hai nµy. V× vËy theo gi¸ trÞ nã sÏ nhá h¬n vµ khong cã thÓ bï biÕn d¹ng tõ phÇn ®Çu cña mèi hµn. KÕt qu¶ biÕn d¹ng do mèi hµn ®Çu tiªn tuy nhá h¬n nh−ng tÊt c¶ còng sÏ cã vÞ trÝ nhÊt ®Þnh. V× vËy nÕu mèi hµn ch÷ X ®−îc hµn mét vµi ®−êng hµn trong khi hµn nªn lËt mét vµi ®−êng hµn vÒ ph¸i nµy phÝa kia. C¸i ®ã lµm gi¶m biÓu hiÖn (hiÖn t−îng) hµn kh«ng cïng thêi gian vµ biÕn d¹ng gãc. §o¹n èng ®−îc c¸n (lèc) chÝnh x¸c h×nh trô ®−îc hµn nèi däc trôc do cã biÕn d¹ng gãc nªn cã h×nh d¸ng chØ ra trªn h×nh 12 Nh− ®· nãi tõ biÕn d¹ng vÒ mÆt ph¼ng tiÕp theo ta sÏ nh¾c ®Õn vÒ mét biÕn d¹ng hµn n÷a – sù h×nh thµnh phÇn låi vµ phÇn lâm sau khi hµn c¸c tÊm máng gi¶i thÝch hiÖn t−îng nµy sÏ chËm h¬n mét chót. BiÕn d¹ng vµ øng suÊt khi hµn ch÷ T biÕn d¹ng kh¸ phøc t¹p x¶y ra khi hµnn thÐp ch÷ T (hinh 13.a) co ngãt däc cña mèi hµn g©y nªn sù gi¶m ®i mét Ýt th−êng kh«ng ®¸ng kÓ chiÒu dµi thÐp ch÷ T vµ cong râ nÐttheo mÆt UNG SUAT VA BIEN DANG HAN Page 13 of 41 ph¼ng ®øng th−êng ®é cong lâ tõ phÝa t©m ®¸y ch÷ T. C¹nh tù do cña thµnh ®øng s÷ cong låi lªn. Th−êng ®é vâng sÏ ng−îc l¹i nÕu nh− mÆt c¾t (tiÕt diÖn) cña ®¸y lín h¬n nhiÒu tiÕt diÖn cña