پیش بینی تنش های پسماند جوشی در اتصال سر به سر دو لوله ی فولادی به روش المان محدود با درنظر گرفتن تغییرات فازی در حین جوشکاری

در این تحقیق تأثیر تغییرات فازی حالت جامد که در حین فرایند جوشکاری دو لوله ی فولادی رخ میدهند، روی تنش های پسماند مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار یک تحلیل حرارتی- مکانیکی- متالوژیکی به روش المان محدود و با استفاده از نرمافزار ABAQUS انجام گرفته و زیربرنامههای لازم جهت مدلسازی منبع حرارتی متحرک و انتقال حرارت در حین جوشکاری به زبان FORTRAN نوشته شده است. از آنجا که دگرگونی آستنیت (با شبکه ی fcc) به ماتنزیت (با شبکه ی bct ) بیشترین تاثیر را بر میزان و نحوهی توزیع تنشهای پسماند دارد؛ لذا در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته است. این دگرگونی باعث افزایشحجم کریستالهای فولاد و ایجاد تنشهای فشاری میشود. بر اساس ماکزیمم دمای نقاط واقع در منطقهی مذاب (FZ) و منطقه ی متأثر از حرارت (HAZ) و نیز مدت زمان سرد شدن از دمای 800 درجه تا 500 درجهی سانتیگراد و استفاده از نمودارهای مربوطه، درصد مارتنزیت تشکیل شده در این مناطق اندازهگیری گردیده است. همچنین در این تحقیق اثر میزان درصد کربن در فولاد و نیز تأثیر اندازهی دانههای آستنیت در مقدار مارتنزیت تشکیل شده و تأثیر آن بر تنشهای پسماند مورد بررسی قرار گرفته است. برای انجام آزمایشهای تجربی از روش پراش اشعه ی X استفاده شده است. نتایج به دست آمده از روش المان محدود، مطابقت بسیار خوبی با نتایج به دست آمده از آزمایشهای تجربی نشان میدهد. براساس نتایج به دست آمده هرچه درصد کربن فولاد بیشتر و اندازهی دانه های آن بزرگتر باشد، درصد مارتنزیت تشکیل شده در نواحی HAZ و FZ بیشتر بوده وتنش های فشاری بیشتری ایجاد خواهد شد که این نیز به نوبهی خود باعث خنثی شدن تنشهای پسماند کششی ودر نتیجه کاهش تنشهای پسماند میگردد.

Keywords:

اندازه گیری تنش های پسماند , روش المان محدود , شبیه سازی فرآیند جوشکاری , تغییرات فازی حین جوشکاری