جوشكاري قوس الكتريك دوراني لوله‌ها و بررسي اثر پارامترهاي فرايند بر استحكام مكانيكي و ميكروساختار اتصال

كارشناسي ارشد

روش جوشكاري قوس الكتريك دوراني يك روش جايگزين مناسب براي جوشكاري لوله‌ها و مقاطع غير دايروي مي‌باشد. اگرچه جزء مناسب‌ترين روشهاي جوشكاري قطعات مدور محسوب مي‌شود، كمتر در صنعت شناخته شده است. اين تكنيك يك روش خيلي سريع براي جوشكاري ارائه مي‌كند، كه مي‌تواند قطعات با استحكام مكانيكي مناسب و با هزينه هاي كمتر توليد نمايد. در اين روش قوس الكتريك در درز بين دو قطعه توسط نيروي حاصل از ميدان مغناطيسي به دوران واداشته مي شود و بعد از ذوب شدن لبه ها توسط نيروي خارجي دو قطعه به هم فشرده مي شوند تا جوش حالت جامد بين آنها شكل گيرد. تنش پسماند نقش بسزايي در رفتار متالورژيكي و مكانيكي اتصالات جوشي ايفا مي كند و در ساير روشهاي جوشكاري مورد توجه قرار گرفته است. عليرغم اهميت ويژه ي آن، در روش جوشكاري قوس الكتريك دوراني كاوش نشده است. بر اين اساس مطالعه ي تجربي و عددي جوشكاري قوس الكتريك دوراني مورد توجه قرار گرفت. به منظور مطالعه ي تجربي فرايند جوشكاري ابتدا دستگاه جوشكاري قوس الكتريك دوراني مغناطيسي طراحي و ساخته شد. با استفاده از دستگاه ساخته شده، لوله هاي آهني كم آلياژ كروم-موليبدن P11 تحت شرايط مختلف جوشكاري گرديد تا نمونه هاي جوش مناسب جهت مطالعات تجربي فراهم گردد. در اين راستا معادلات حاكم در فرايند جوشكاري مورد مطالعه قرار گرفت و نحوه‌ي مدلسازي ميدان دمايي، تحولات فازي و همچنين كرنشهاي ناشي از آن براي مطالعه‌ي فرايند ارائه گرديد. در مدل حرارتي الاستيك و پلاستيك تحولات متالورژيكي نيز مد نظر قرار گرفت. بر اين اساس در نظر گرفتن اثر انبساط حجمي ناشي از تحول فازي و كرنش هاي پلاستيك تحولات متالورژيكي مورد توجه قرار گرفت. با استفاده از نتايج حرارتي- متالورژيكي و مكانيكي حاصل شده بر نمونه ي جوشكاري شده صحت مدل ارائه شده مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج اندازه گيري هاي تنش پسماند نشان داد كه نتايج حاصل از شبيه سازي با در نظر گرفتن اثرات توام انبساط حجمي فازي و كرنشهاي پلاستيك فازي بيشترين تطابق با اندازه گيري هاي تجربي دارند. بر اساس شبيه سازي هاي انجام شده تحت شرايط مختلف مشاهده گرديد كه در نظر گرفتن اثر تغيير حجمي تحولات متالورژيكي باعث كاهش تنشهاي محوري در سطح خارجي خط جوش از MPa 148- بهMPa 11- مي شود و با در نظر گرفتن اثر كرنشهاي پلاستيك ناشي از تحول فازي اين تنش به MPa 109- افزايش مي يابد. با استفاده از مدل صحت سنجي¬شده اثر تغيير پارامترهاي فشار جوشكاري و مدت زمان جوشكاري بر رفتار حرارتي، متالورژيكي و مكانيكي اتصالات جوشكاري شده با اين روش مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج شبيه سازي هاي عددي نشان مي دهد كاهش زمان جوشكاري و افزايش فشار جوشكاري تاثير مستقيمي در كاهش تنش در روي خط جوش دارد. بر اساس شبيه سازيهاي عددي مشاهده گرديد كه با افزايش تنش فشردن از صفر تا MPa 130 تنشهاي محوري از MPa 210- به MPa 109- كاهش مي يابد. در حاليكه با افزايش زمان جوشكاري از 4 به s 6 اين تنش ها از MPa 109- به MPa 138- در سطح بيروني خط جوش افزايش يافته است.

207674

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي

محمد صديقي