Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Morteza Shamanian esfahani
احمد کرمانپور (استاد راهنما) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Yasser Salehi Yegaie
یاسر صالحی یگائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Numerical simulation of heat sink technique to decrease residual stresses in arc welding GTAW of Monel400 alloy plates
In this reaserch, distributions of temperature and residual stresses during gas tangstan arc welding (GTAW) with heat sink technique (HSW) for Monel 400 alloy plates were simulated. For this reason a 3D thermal-mechanical model was developed by finite element code ANSYS. The Goldak model was applied as the heat source. Kinematic hardening principle and Von Mises ceriteria were used to express flow behavior. To validate the results of the present mixed model, experimental mesearments of temperature were done by thermocouple and residual stresses distribution by hole drilling method. Furthermore, the effects of heat input power density and canal daiameter on the temperature and residual stresses distribution were evaluated. Thermal results showed that decreasing power density of heat input, resulted in increasing width of peaks of the temperature-time curves and decreasing residual stresses. With increasing the canal daiameter of fluid flow from 16.5 to 25.5mm,the maximum decreasing of temperature on top and bottom surface of the sample is 30% and 50% respectively. Increasing canal daiameter is led to maximum decreasing longitudinal residual stresses 130% on the bottom, and 50% on top surface of sample. However, it did not have any influence on the transverse residual stresses. Increasing flow rate of cooling media did not have any effects on bottom surface longitudinal stresses, but it decreases top suface longitudinal stresses. This research showed that HSW is one of the impressive methods to decrease residual stresses. Keywords : GTAW; Heat sink welding, Temperature field, Finite element method, Monel400
در این تحقیق نحوه توزیع حرارت و تنش های پسماند حاصل از جوشکاری قوسی الکترود تنگستنی (GTAW) همراه با تکنیک فروکشی حرارت ورق های آلیاژ مونل 400 به صورت سر به سر به روش المان محدود شبیه سازی گردید. بدین منظور یک مدل ترکیبی حرارتی- مکانیکی در مقیاس سه بعدی به کمک نرم افزار انسیس توسعه داده شد. برای اعمال منبع حرارتی حین جوشکاری یک کد ماکرو بر اساس مدل گلداک در محیط نرم افزار برنامه نویسی شد. در مدل مکانیکی که به صورت متوالی با مدل حرارتی کوپل شد، قانون سخت شوندگی جنبشی و معیار تسلیم وون مایزز جهت تشریح رفتار سیلان ماده مورد استفاده قرار گرفت. جهت اعتبار سنجی مدل ترکیبی حاضر، آزمونهای تجربی اندازه گیری درجه حرارت توسط ترموکوپل حین جوشکاری و نیز اندازه گیری توزیع تنش های پسماند به روش کرنش سنجی سوراخ انجام شد. در ادامه، تأثیر میزان شدت حرارت ورودی و همچنین تأثیر افزایش قطر کانال عبور سیال خنک کننده و دبی جریان سیال خنک کننده بر توزیع درجه حرارت و تنش های پسماند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کاهش شدت حرارت ورودی باعث افزایش پهنای پیک های نمودار تاریخچه دمایی، کاهش دمای حوضچه جوش و کاهش تنش های پسماند می گردد. افزایش قطر کانال عبور جریان سیال خنک کننده از 5/16 تا 5/25 میلی متر باعث کاهش دما به میزان حداکثر %50 در سطح زیرین نمونه و %30 در سطح بالایی نمونه می شود. همچنین افزایش قطر کانال می تواند تنش های پسماند طولی را در بعضی نقاط تا حداکثر %130 در سطح زیرین نمونه و %90 در سطح بالایی نمونه کاهش دهد. لیکن بر تنش های پسماند عرضی در سطح زیرین نمونه و نیز در امتداد ضخامت قطعه بی تأثیر است. افزایش دبی جریان سیال برتنش های پسماند طولی سطح زیرین نمونه بی تأثیر است، ولی تنش های پسماند طولی سطح بالایی نمونه را کاهش می دهد. تحقیق حاضر نشان داد که تکنیک فروکشی حرارت یکی از روش های مؤثر در جهت کاهش تنش های پسماند ناشی از جوشکاری است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی