بررسي اثر پيشگرم بر روي كاهش اعوجاج در جوشكاري فلزات غيرهمجنس فولاد زنگ‌نزن آستنيتي 304 و فولاد كربني A106-B

در اين مقاله رفتار مكانيكي- حرارتي فرآيند جوشكاري ذوبي براي تعيين ميزان اثر پيشگرم كردن بر اندازه و توزيع اعوجاج و تغيير شكل‌ها در اتصالات غير‌همجنس تجزيه و تحليل شده است. از اين رو يك زير‌برنامه موثر و كارآمد در يك مدل المان محدود تاييد شده جهت در نظرگرفتن اثرات تبديل فاز در تحليل عددي توسعه داده شده است. براي تاييد مدل از داده‌هاي تجربي اتصالات غير-همجنس كه با دستگاه اندازه‌گيري CMM بدست آمدند استفاده شده است. ارتباط خوبي بين نتايج المان محدود و داده‌هاي تجربي بدست آمد. نتايج نشان داد روش محاسباتي توسعه يافته در اين مطالعه يك روش موثر جهت پيش‌بيني اعوجاج در اتصالات غير-همجنس است. اثر‌‌ پيشگرم كردن بر اعوجاجات جوشكاري در صفحه‌هاي جوش داده شده بصورت لب به لب با استفاده از مدل المان محدود حاضر مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد كه با افزايش دماي پيشگرم، اعوجاج در اتصالات غير‌همجنس در هر دو طرف فولاد زنگ‌نزن و فولاد كربني كاهش قابل توجهي مي‌يابد. با افزايش دماي پيشگرم از محدوده دمايي خاصي به بعد، اثر پيشگرم روي كاهش اعوجاج در هر دو طرف اتصال كمتر مي‌شود. هر چه دماي پيشگرم در اتصال فلزات غيرهمجنس نامتقارن‌تر مي‌شود اثر پيشگرم روي كاهش اعوجاج در طرف فولاد كربني ناچيز ولي در طرف فولاد زنگ‌نزن اثر مهمي دارد. با افزايش يكنواخت دماي پيشگرم، طرف فولاد كربني نسبت به طرف فولاد زنگ‌نزن بدليل دارا بودن ضريب هدايت حرارتي بالا اعوجاج حاصل از جوش كمتري دارد.

In this paper, thermo-mechanical behavior of the welding process was analyzed to determine the effect of preheating on the distortion magnitude and distribution in dissimilar joints. By using a verified finite element model, an efficient user subroutine was developed to consider the effects of phase transformation. In order to verify the model, experimental data for dissimilar joints, obtained by CMM measuring device method, were utilized. Good agreement was observed between the finite element and experimental data. The results indicated that the developed computational method is an effective tool to predict the distortion of dissimilar weld joints. The present finite element model was developed in a butt-welded plate to consider the effect of the preheating. It was observed that the increasing of the preheating temperature magnitude of distribution decreased on the carbon steel and stainless steel sides. Moreover, by increasing the preheating temperature more than special temperature range the preheating has no meaningful effect on the distortion on the both side of joint. Whatever, the preheating temperature become asymmetric in dissimilar joints, effect of the preheating on the distortion reduction is negligible on the carbon steel side but it has important effect on the stainless steel side. By increasing the preheating temperature invariably the carbon steel side has distortion of welding less than stainless steel side because of that’s high thermal coefficient.