Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Morteza Shamanian esfahani
احمد کرمانپور (استاد راهنما) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Yasser Salehi Yegaie
ياسر صالحي يگائي

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
چکيده در اين تحقيق نحوه توزيع حرارت و تنش هاي پسماند حاصل از جوشکاري قوسي الکترود تنگستني (GTAW) همراه با تکنيک فروکشي حرارت ورق هاي آلياژ مونل 400 به صورت سر به سر به روش المان محدود شبيه سازي گرديد. بدين منظور يک مدل ترکيبي حرارتي- مکانيکي در مقياس سه بعدي به کمک نرم افزار انسيس توسعه داده شد. براي اعمال منبع حرارتي حين جوشکاري يک کد ماکرو بر اساس مدل گلداک در محيط نرم افزار برنامه نويسي شد. در مدل مکانيکي که به صورت متوالي با مدل حرارتي کوپل شد، قانون سخت شوندگي جنبشي و معيار تسليم وون مايزز جهت تشريح رفتار سيلان ماده مورد استفاده قرار گرفت. جهت اعتبار سنجي مدل ترکيبي حاضر، آزمونهاي تجربي اندازه گيري درجه حرارت توسط ترموکوپل حين جوشکاري و نيز اندازه گيري توزيع تنش هاي پسماند به روش کرنش سنجي سوراخ انجام شد. در ادامه، تأثير ميزان شدت حرارت ورودي و همچنين تأثير افزايش قطر کانال عبور سيال خنک کننده و دبي جريان سيال خنک کننده بر توزيع درجه حرارت و تنش هاي پسماند مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد که کاهش شدت حرارت ورودي باعث افزايش پهناي پيک هاي نمودار تاريخچه دمايي، کاهش دماي حوضچه جوش و کاهش تنش هاي پسماند مي گردد. افزايش قطر کانال عبور جريان سيال خنک کننده از 5/16 تا 5/25 ميلي متر باعث کاهش دما به ميزان حداکثر %50 در سطح زيرين نمونه و %30 در سطح بالايي نمونه مي شود. همچنين افزايش قطر کانال مي تواند تنش هاي پسماند طولي را در بعضي نقاط تا حداکثر %130 در سطح زيرين نمونه و %90 در سطح بالايي نمونه کاهش دهد. ليکن بر تنش هاي پسماند عرضي در سطح زيرين نمونه و نيز در امتداد ضخامت قطعه بي تأثير است. افزايش دبي جريان سيال برتنش هاي پسماند طولي سطح زيرين نمونه بي تأثير است، ولي تنش هاي پسماند طولي سطح بالايي نمونه را کاهش مي دهد. تحقيق حاضر نشان داد که تکنيک فروکشي حرارت يکي از روش هاي مؤثر در جهت کاهش تنش هاي پسماند ناشي از جوشکاري است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی