مقایسه تجربی و عددی اثرات تغییرات فازی و جوشکاری ناهمراستا در تنش های پسماند در جوشکاری لوله های گازی با استفاده از فیلر LTT

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک-دانشگاه تبریز-تبریز-ایران

2 دانشکده مکانیک-دانشگاه تبریز-تبریز - ایران

3 دانشکده مهندسی مکانیک-دانشگاه صنعتی سهند تبریز

چکیده

در جوشکاری قوس الکتریکی، حرارت ناشی از قوس، باعث ایجاد انبساط و انقباض غیر یکنواخت در جوش و مناطق اطراف آن می‌شود. انبساط و انقباض غیر یکنواخت و تغییر شکل پلاستیک حاصل از آن، منبع اصلی ایجاد اعوجاج و تنش پسماند در سازه‌های جوشی است. توزیع تنش‌های پسماند در یک اتصال جوشی، به عواملی چون حرارت ورودی، سرعت جوشکاری قوسی، خواص مواد، پیش گرمایش، ضخامت قطعه، هندسه شیار و زمانبندی اجرایی جوش بستگی دارد. در این پژوهش یک اتصال سربهسر به وسیله جوشکاری نفوذی با روش‌های تجربی و شبیهسازی المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است. اندازه‌گیری تنش‌های پسماند به روش سوراخ‌کاری مرکزی بوده و از نتایج آن برای راستی آزمایی مدل المان محدود توسعه داده شده، استفاده شده است. در مدل المان محدود ایجاد شده از حالت غیرکوپل حرارتی- مکانیکی استفاده گردیده و روش تولد و مرگ المان ها در شبیه سازی مواد پرکننده مورد نظر قرار گرفته است. در شبیه‌سازی انجام شده فرآیند استحاله فازی در نظر گرفته شده و به کمک فیلر LTT معرفی شده، تنش‌های پسماند در جوش تک پاسه 15٪ کاهش در تنش‌های پسماند کششی را نشان می‌دهد. با بررسی تاثیر جوشکاری ناهمراستا در نمونه‌‌ها، میزان تنش‌های پسماند ایجاد‌شده به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental and Numerical Comparison of the Effects of Phase Trasformation Changes and Asymmetric Welding on Residual Stresses in Gas Pipe Welding Using LTT Filler

نویسندگان [English]

  • alireza jami 1
  • mohammadreza khoshravan azar 2
  • Mojtaba Yazdani 3
1 Mechanical Engineering Faculty- Tabriz university-Tabriz-Iran
2 faculty of mechanical engineering, Tabriz university,Tabriz,Iran
3 Faculty of Mechanical Engineering, Sahand University of Technology
چکیده [English]

In electric arc welding, the heat generated by the arc causes non-uniform expansion and contraction in the weld and surrounding areas. Uneven expansion and contraction and the resulting plastic deformation are the main sources of residual distortion and stress in welded structures. The distribution of residual stresses in a welded joint depends on factors such as heat input, arc welding speed, material properties, preheating, part thickness, groove geometry and welding execution schedule. In this research, a head to head joint is investigated by penetration welding with experimental methods and finite element simulation. Residual stresses are measured by the central hole drilling method and by converting the obtained data into residual stresses, the obtained results are used to verify the developed finite element model. In the finite element model, the non-coupled thermal-mechanical mode is used and the method of birth and death of the elements is used in the simulation of filler materials. In the simulation, the phase transformation process is considered and with the help of LTT filler introduced, the residual stresses in the single-pass welding show a 15% reduction in the tensile residual stresses. By examining the effect of misaligned welding on the specimens, the amount of residual stresses generated increases significantly.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Penetration welding
  • Finite Element
  • Residual stresses
  • LTT
  • HI-LOW