شبیه سازی تاثیر پارامترهای مختلف بر اعوجاج حاصل از جوشکاری با روش gmaw

فولادهای زنگ نزن نوع آستنیتی بسیار نرم بوده و نیازی به عملیات حرارتی ندارند در نتیجه این فولادها برای جوشکاری مناسب هستند. در میان فولادهای زنگ نزن آستنیتی، نوع 316 بدلیل وجود میزان حداکثر 3% مولیبدن در آن، از دیگران متمایز است. زیرامولیبدن مقاومت خوردگی این آلیاژ کروم- نیکل را در برابر تخریب اکثر مواد و حلالهای شیمیایی صنعتی بالا برده و همچنین در برابر خوردگی حفره ای حاصل از کلرایدها مقاومت می کند. به همین خاطر نوع 316 مهمترین فولادی است که در محیط های دریایی استفاده می گردد. از آنجایی که در صنایع دریایی جوشکاری یکی از فرایندهای مهم محسوب می گردد، توجه به معایب و مشکلاتی نظیر اعوجاج که در حین جوشکاری بوجود می آید، با اهمیت جلوه می کند. یکی از فرایندهای جوشکاری که به صورت وسیعی در صنایع مختلف جهت جوشکاری فلزات و به خصوص فولادهای زنگ نزن بکار می رود، جوشکاری به روش gmaw است. از طرف دیگر در سالهای اخیر استفاده از شبیه سازی عددی اجزاء محدود برای شبیه سازی فرایندهای مختلفی از جمله جوشکاری بیشتر شده است. هدف از انجام تحقیق حاضر، بررسی تاثیر پارامترهای مختلف جوشکاری نظیر حرارت ورودی و پیش نشانی قطعات بر روی میزان اعوجاج زاویه ای حاصل از جوشکاری می باشد. از روش جوشکاری gmaw (mig) در حالت تخت بصورت سر به سر و دو پاسه، استفاده شده است. فرایند جوشکاری صورت گرفته در شرایط مختلف آزمایشگاهی با روش عددی اجزاء محدود در نرم افزار انسیس شبیه سازی شده است. بدین منظور یک مدل ترکیبی حرارتی- مکانیکی الاستوپلاستیک در مقیاس سه بعدی در نرم افزار ایجاد شد. در این مدل، ابتدا آنالیز حرارتی صورت پذیرفت که برای این منظور یک کد ماکرو بر اساس مدل منبع حرارتی گلداک در محیط نرم افزار برنامه نویسی شد. سپس نتایج بدست آمده از این قسمت به عنوان بار پیش فرض برای آنالیز مکانیکی متعاقب آن اعمال گردید. به منظور اعتبارسنجی مدل ترکیبی مورد استفاده، اندازه گیری درجه حرارت توسط ترموکوپل در حین جوشکاری در چند نقطه معین بر روی قطعه صورت پذیرفته و با نتایج آنالیز حرارتی مقایسه گردید. در پایان جوشکاری نیز میزان اعوجاج زاویه ای اندازه گیری شده با نتایج آنالیز مکانیکی مقایسه گردید. نتایج آزمون های تجربی نشان داد، استفاده از حداقل حرارت ورودی که جوشی سالم وبدون عیب ایجاد کند، برای کاهش اعوجاج مناسب است. همچنین برای جلوگیری از ایجاد اعوجاج، پیش نشانی قطعات راهی مناسب است. مقایسه نتایج شبیه سازی و تجربی نشان داد که مدل ارائه شده برای شبیه سازی منبع حرارتی بر مدل گلداک منطبق است. نتایج تحلیل حرارتی شبیهسازی، از انطباق خوبی با نتایج تجربی برخوردار است و نتایج تحلیل مکانیکی شبیه سازی نیز با توجه به منابع ایجاد خطا در آزمونهای تجربی، از انطباق قابل قبولی با نتایج تجربی برخوردار است.