جوش فیلت و استحکام جوش

پوند (pound): هر پوند معادل 453.59237 گرم است و با نمادهای lb,lbm (مخفف libra) نشان داده میشود. بنابراین در تبدیل پوند به کیلوگرم، مقدار وزن به پوند درعدد 0.45359237 ضرب میشود تا مقدار وزن به کیلوگرم بدست آید.

هر 1 پوند مساوی با 0.4536 کیلوگرم است 

9 کیپ نیرو (kip force) معادل 9000.0017254655 پوند نیرو (pound force)

سایز جوش گوشه ای ( fillet ) در Leg مساوی بعد ساق بزرگترین مثلث قائم الزاویه 45 درجه است که در مقطع جوش محاط شده است.

سایز جوش گوشه ای ( fillet ) در Leg نا مساوی نزدیکترین فاصله از Root یا ریشه به صورت یا face جوش گوشه است.

حداقل سایز جوش : 

بار مجاز ( Allowable Load ) : 

استحکام جوش تابعی از روش جوشکاری و الکترود استفاده شده است . برای اتصالات کربن استیل عموماً حداکثر بار استاتیکی مجاز ۹۶۰۰ پوند بر یک اینچ مربع از مساحت leg جوش گوشه ای استفاده میشود ( ۹.۶kips ) یا ۶۰۰ پوند ( lbs ) در یک Leg یک شانزدهم اینچ به طول ۱ اینچ . بطور مثال بار مجاز در یک جوش فیلت با Leg برابر ۱/۴ اینچ به طول جوش ۱ اینچ ، ۲۴۰۰lbs است.

Allowable shear stress: S

Nominal tensile strength: T

The allowable shear stress of a weld is 30% of the nominal tensile strength of the weld metal:

Solve the equation for T:

Use the given value of S to find T:

Then, the allowable shear stress is approximately 213,333.33 psi

برای جوش fillet  که در برش بارگذاری می شود (بار موازی با جوش) محاسبه تنش روی جوش ساده است. این بار تقسیم بر مساحت گلوگاه جوش است.

- جوش بعلت سرباره ( slag ) و حفره های دمیده شده ( Blowholes ) ضعیفتر از ورق است لذا جوش باید یک reinforcement ( گرده جوش ) در حدود ۱۰ درصد ضخامت ورق را داشته باشد. برای تقویت جوش های گوشه ای بُعد گلوئی می تواند بعنوان 0.85t در نظر گرفته شود.

- برای شروع و توقف مهره جوش ( weld bead ) ، یک طول ۱۲.۵ میلیمتر باید به طول هر جوش داده شده اضافه شود.

در اتصال جوش شده گوشه ای عرضی اندازه سایز جوش برابر است با :

الف- ۰.۵ در گلویی جوش

ب- ۰.۷۰۷ در گلویی جوش

ج- ۱.۴۱۴ در گلوئی جوش 

د- ۲ برابر گلوئی جوش

ساده ترین رابطه ریاضی که می توان برای تنش ذکر کرد، به صورت زیر می باشد:

σ = F/A

• σ: تنش (برحسب نیوتن بر مترمربع یا پاسکال)
• F: نیروی وارد شده به جسم (برحسب نیوتن)
• A: سطح مقطع جسم (برحسب مترمربع)

بطور مثال اگر نیرویی معادل ۳۰۰۰ نیوتن بر ۵ متر مربع مساحت مقطعی وارد شود تنش نرمال آن برابر با ۶۰۰ پاسکال خواهد شد. ( ۶۰۰=۳۰۰۰/۵)

The stress is generally expressed in pascals (Pa), where 1 Pa = 1 N/m². For example, if a force of 3000 N is applied on a cross-sectional area of 5m², the Normal Stress would be calculated as: σ = 3000 / 5 = 600 P a .

ورقی به عرض ۱۰۰ و ضخامت ۵ میلیمتر به ورق دیگری بصورت دابل  عرضی  جوش  گوشه ای شده است. ورق ها تحت بار استاتیکی ۸۰kN قرار گرفته اند . طول جوش در صورتیکه تنش کششی مجاز در جوش فراتر از ۷۵Mpa نباشد چقدر است ؟ 

در دابل چون دو جوش گوشه است از رادیکال ۲ استفاده شده.

داده : 

عرض ورق = ۱۰۰ میلیمتر

s ( ضخامت ) = ۵ میلیمتر

P = 80kN = 80×103 N 
σt = 75 MPa = 75 N/mm2

l = طول جوش

 P = 1.414 s × l × σt

80×103 = 1.414 × 5 × l × 75
l = (80×103) ÷ 530.25
l = 150.87

Length of the weld is 151mm

ورقی با عرض ۷۰ و ضخامت ۵ میلیمتر به ورق دیگری جوش شده است بصورت اتصال گوشه های عرضی و اتصال موازی گوشه ای دوبل ( جوش موازی دو طرف ورق بالایی  ) ، این ورق ها تحت بار استاتیکی ۸۰kN ( کیلونیوتن ) هستند . طول جوش در صورتیکه تنش کششی و برشی مجاز در جوش به ترتیب از ۷۵Mpa  و ۵۵Mpa تجاوز ننماید ، چند میلیمتر است؟

Given data:
Width = 70 mm

Thickness (s) = 5mm

P = 80kN = 80×103 N 
σt = 75 MPa = 75 N/mm2
τ = 55 MPa = 55 N/mm2

l1 طول جوش عرضی تک فیلت و l2  دوجوش موازی گوشه ای 

P = (0.707s × l1 × σt)+ (1.414s × l2 × τ)
80×103 = 0.707 × 5 × l1 × 75) + (1.414 × 5 × l2 × 55)

 l1 = 70mm ( عرض ورق جوش شده )

80×103 = (0.707 × 5 × 70 × 75) + (1.414 × 5 × l2 × 55)

80×103 = (18558.75) + (388.86 × l2)

388.86 × l2 = 61441.25

l2 = 158mm

برای شروع و توقف مهره جوش ۱۲.۵ میلیمتر باید به طول هر جوش اضافه شود. طول اتصال موازی گوشه منفرد   l2  = ۱۷۰.۵ mm  خواهد شد . این به هر سمت از لبه ورق باید اعمال شود.

یک ورق با پهنای ۵۰ میلیمتر و ضخامت ۱۰ میلیمتر بصورت اتصال T به ورق دیگری متصل میشود توسط دو جوش گوشه ای پارالل . اگر ورق ها تحت بار استاتیکی ۷۸kn قرار بگیرند و تنش برشی مجاز ۱۴۴Mpa باشد.طول جوش در هر طرف به میلیمتر چقدر خواهد بود ؟ ۳۹mm

تنش برشی» (Shear Stress)، مؤلفه‌ای از تنش است که به صورت مماس بر سطح نمونه مورد آزمایش اعمال می‌شود.

Shear force on each weld=F/2=39KN

=F/A

F(Load) = 39000N

A=0.707 × Leg Size (10)

L= F / ( 0.707 * Leg Size * 144 N/mm^2 )

=39000 / ( 0.707 * 10 * 144 ) = 38.307

یک صفحه فولادی به عرض 100 میلی متر و ضخامت 10 میلی متر که با استفاده از جوش های گوشه ای موازی دوتایی Q به صفحه فولادی دیگری جوش داده شده است. صفحات تحت یک نیروی کششی ساکن 50 کیلو نیوتن قرار می گیرند. اگر تنش برشی مجاز در جوش 94 N/mm2 باشد. سپس طول مورد نیاز جوش را بدست آورید.

L=50×10^(3)÷(1.414×10×94)=37.62mm

اگر تنش برشی مجاز ایمن در جوش گوشه ۱۰۸Mpa باشد، بار ایمن P که می تواند توسط اتصال جوش گوشه ای که در شکل زیر نشان داده شده است منتقل شود چقدر است؟

L=60*2+50=170mm

Troat=6

Leg(s)=6 / Sqrt(2)

A=s * L = 721.249 mm^2

P= 108 * A =108 * 721.249 ~  77895 N

P=77.9KN

Safe stree in the weld : 110 N/mm^2

Safe force?

(80×2+60)×(8×0.7)×110=135520N=135.520KN

ضخامت گلوئی برای جوش گوشه ای موازی نشان داده در زیر چقدر است در صورتیکه تنش برشی مجاز آن ۸۰Mpa و  بار کششی ۳۰۰kN روی آن وارد شود ؟

L=140 *2 + 100 = 380 mm^2

throat=300000(N) / ( 380 * 80 ) ~ 9.86

a. 2.6 mm

b. 9.56 mm

c. 9.86 mm

d. 8.36 mm

safe load یا بار ایمنی که می تواند از طریق اتصال جوش گوشه ای منتقل شود چقدر است ؟ 

دو ورق بصورت یک جوش عرضی منفرد بطول ۶۰ میلیمتر و دو جوش فیلت موازی بطول ۷۵ میلیمتر ، سایز جوش ۶ میلیمتر ( منظور Leg ) 

L=75+75+60=210mm

t=6 * 0.707=4.24mm

permissible stress in weld=108Mpa=108N/mm^2

یک اتصال جوش گوشه ای تحت بار عرضی F طبق شکل است . سایز هر دو Leg فیلت ۱۰ میلیمتر است و ۳۰ میلیمتر طول دارد. اگر تنش برشی مجاز جوش ۹۴Mpa باشد ، با در نظر گرفتن حداقل مساحت گلوئی جوش ، حداکثر بار عرضی مجاز در هر جوش به کیلو نیوتن برابر است با : 

الف - ۱۴.۴۴

ب - ۱۷.۹۲

ج - ۱۹.۹۳

د - ۲۲.۱۶

البته s منظور Leg است ولی weld گلویی یا t که s×0.707 ضرب میشود برای ما ملاک است.

P = 0.707 sl. τallowable
= 0.707 × 10 × 30 × 94
= 19937.4N
= 19.934 kN

ورقی به عرض ۷۵ میلی متر و ضخامت ۱۰ میلی متر به ورق فولادی دیگر با جوش گوشه ای موازی و عرضی منفرد همانطور که در شکل داده شده نشان داده شده است. اتصال در معرض حداکثر نیروی کششی 55 کیلو نیوتن است. تنش های کششی و برشی مجاز در ماده جوش به ترتیب ۷۰N/mm^2و ۵۰N/mm^2 می باشد. اگر ۱۵ میلی متر طول جوش برای شروع و توقف جوش اضافه شود، طول مورد نیاز هر گوشه موازی چقدر خواهد بود.

اتصال T ورقه های  فولادی که تحت بار 350 کیلو نیوتن قرار می گیرد با استفاده از 4 جوش گوشه ای در دو طرف،  منقطع به طول هر کدام 40 میلی متر در فاصله 100 میلی متر توسعه می یابد. استحکام برشی مجاز فلز جوش 100 مگاپاسکال است. طول ساق ( Leg ) جوش را تعیین کنید.

Tensile strength of the joint for single fillet weld: 

P = 0.707 × s × l × σt    

Tensile strength of the joint for double fillet weld:

P = 1.414 × s × l × σt

Where,l =Length of the weld, s = Size of the weld, τ = Allowable shear strength of the weld

P = 350 × 10^3  N,  Number of welds = 4, s = 40 mm, τ = 100 Mpa

P=1.414 × s × No of welds × l × τ

l=15.47mm

یک جوش فیلت 6 میلی متری 50 میلی متر طول دارد و بار ثابتی معادل 12000 نیوتن در طول جوش حمل می کند. این فلز جوش دارای مقاومت کششی 360 مگاپاسکال است. مقدار فاکتور safety آن چقدر است ؟ 

Tensile strength of the joint for single parallel fillet weld:

P=0.707×s×l×τ

Tensile strength of the joint for double parallel fillet weld:

P=1.414×s×l×τ

l =Length of weld, s = Size of weld

Tensile strength of the joint for single parallel fillet weld:

P=0.707×s×l×τ

 τ=P/0.707sl=12000/0.707×6×50

= 56.57 N/mm2 = 56.57 MPa

Syt = 360 MPa

Sys = 0.5 Syt = 180 MPa

using shear stress failure theory, that is " yield strength /2" .... Ex : 360/2=180

~0.577

تئوری شکست ( Failure theory ) 

دو ورق فولادی با Sy = 50 ksi توسط جوش های فیلت با بار عرضی متصل می شوند. طول هر جوش 4 اینچ است.الکترود سری E60 استفاده می شود و عمل جوشکاری خوب دنبال می شود. اگر قرار است نیروی 33000 پوند با ضریب ایمنی 3.0 اعمال شود ،حداقل چه طول ساقی ( Leg ) باید استفاده شود؟

(33,000×3)÷(0.707×4×50,000)=0.700in

امام باقر (ع ) : 

حضرت مهدی (عجّل‌الله‌فرجه‌الشریف) به سوی کوفه رهسپار می‌شود. در آن جا، شانزده هزار نفر مجهّز به سلاح در برابر حضرت می‌ایستند. آنان، قاریان قرآن و دانشمندان دینی هستند که پیشانی‌هایشان از عبادت زیاد، پینه بسته، چهره‌هایشان در اثر شب زنده داری ، زرد شده، امّا نفاق ، سراپایشان را پوشانده است. آنان یک صدا فریاد بر می‌آورند: «ای فرزند فاطمه! از همان راهی که آمده‌ای، باز گرد. زیرا، به تو نیازی نداریم.»
حضرت مهدی، در پشت شهر نجف ، پس از ظهر روز دوشنبه تا شام گاه، بر آنان شمشیر می‌کشد و همه را از دم تیغ می‌گذراند و در این نبرد، از یاران حضرت، حتّی یک نفر زخمی‌ نمی‌شود. 

سوال : مگه الان زمان موشک و پهپاد نیست؟!!!!