مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی و تجربی توزیع دما و تنش پسماند در فرایند جوشکاری چند مرحله ای دو ورق از جنس فولاد زنگ نزن با ضخامت غیریکسان

نویسندگان
1 عضو هیات علمی/دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 عضو هیات علمی/ دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
3 محقق/دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
4 مهندس/شرکت مهندسی و ساخت توربین مپنا
چکیده
جوشکاری چند مرحله ای یکی از پرکابردترین انواع جوشکاری در صنایع مختلف است. در این مقاله توزیع دما و تنش پسماند ناشی از فرایند جوشکاری سه مرحله ای دو ورق فولادی زنگ‌-نزن از نوع AISI 321 با ضخامت غیریکسان بررسی شده‌است. فرآیند جوشکاری شامل دو مرحله جوشکاری الکترود دستی و یک مرحله جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی می‌باشد. این فرایند ابتدا در محیط آزمایشگاهی انجام گردید و توزیع دمای ناشی از فرآیند توسط ترموکوپل‌هایی ثبت گردید. همچنین تنش پسماند ایجاد شده به صورت تجربی و با استفاده از روش سوراخکاری مرحله‌ای مرکزی به دست آمد. سپس فرآیند مذکور در نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس مدل‌سازی شده و نتایج با اندازه‌گیری های تجربی دما و تنش پسماند مقایسه شده است. مدل اجزاء محدود شامل خواص حرارتی و مکانیکی فلز پایه و فلز جوش به صورت تابعی از دما است. همچنین ابزارهای پیشرفته مدل‌سازی فرآیند جوشکاری مانند حرکت منبع حرارتی و تولد المان استفاده شده‌است. مقایسه‌ی نتایج نشان می‌دهد که نتایج عددی و اندازه‌گیری‌های تجربی تطابق خوبی با یکدیگر داشته و مدل به وجود آمده می‌تواند پیش‌بینی خوبی از توزیع دما و تنش پسماند در این فرآیند جوشکاری داشته باشد، لذا این مدل قابل استفاده در طراحی و ارزیابی سازه جوشکاری شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical and experimental study of temperature and residual stress in multi-pass welding of two stainless steel plates having different thicknesses

نویسندگان English

Soheil Nakhodchi 1
Ali Shokuhfar 2
Saleh Akbari Iraj 3
Hossein Rezazadeh 4
چکیده English

Multi-pass welding process is one of the most applicative methods of welding in various industries. In this paper, temperature and residual stress distribution due to three pass welding of two plates made of AISI 321 stainless steel having different thicknesses is studied. Welding process consists of three welding passes of two Shielded Metal Arc Welding (SMAW) process and one Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) process. First, the benchmark plates are manufactured and welding process is performed. The transient temperature distribution during the welding process is recorded using thermocouples attached to the welding plates. First this process simulated experimentally and temperature distribution during to welding process was measured using thermocouples. Furthermore, the final residual stress distribution after welding process is measured using incremental center hole drilling technique (ICHD). The three pass welding process was then simulated using ABAQUS finite element (FE) code. The finite element model consists of temperature-dependent properties of base metal and weld metal. Furthermore, moving heat source and the element-birth technique is implemented in FE model. Experimentally measured temperature and residual stresses provide an in-depth knowledge insight the complicated welding process. . Comparing between the results shows that the numerical predictions and experimental measurements have good agreement and therefore the FE developed model can be employed in designing and evaluating of welded structures.

کلیدواژه‌ها English

Welding
Temperature distribution
Residual Stress
finite element method