شبیه‌سازی اجزا محدود انتقال حرارت در فرآیند جوشکاری سرباره الکتریکی

جوشکاری سرباره الکتریکی یک روش اتصال دهی قطعات ضخیم است که حرارت ورودی بیشتری نسبت به سایر فرآیندهای جوشکاری دارا است. این ویژگی باعث تغییرات چشم‌گیر در ریز ساختار و خواص مکانیکی، به خصوص اندازه دانه و چقرمگی می‌شود. بنابراین این اتصالات زمانی که تحت بارهای دینامیکی و زلزله قرار می‌گیرند، بسیار آسیب پذیرند. با توجه به اهمیت ذکر شده، در این پژوهش ابتدا یک مدل اجزا محدود جهت حل مسئله انتقال حرارت حین جوشکاری سرباره الکتریکی ارائه می‌شود. به دلیل پیچیدگی‌های فر‌آیند امکان انجام تمام شبیه‌سازی با منوهای نرم افزار وجود ندارد، بنابراین بخش اعظم شبیه سازی با زبان طراحی پارامتریک نرم افزار انسیس نوشته می‌شود. در مدل اجزا محدود، منبع حرارتی به صورت یک شار حرارتی حجمی با دانسیته یکنواخت فرض می‌شود و با لحاظ کردن تقارن صفحه ای و مدل‌سازی نیمی از نمونه جوشکاری، سهولت حل مسئله انتقال حرارت به شکل چشمگیری افزایش می‌یابد. سپس صحت مدل مذکور به کمک آزمایش‌های تجربی و ارزیابی اندازه حوضچه جوش سنجیده ﻣﻲشود. در گام بعد، از مدل صحه‌گذاری شده جهت بررسی رفتار حرارتی سیستم و نحوه توزیع دما به عنوان تابعی از متغیرهای شدت جریان، ولتاژ و سرعت جوشکاری استفاده ﻣﻲشود. مدل اجزا محدود به درستی رابطه حرارت ورودی، متغیرهای فرایند، خواص مواد و درجه حرارت سرباره را نشان می‌دهد. همچنین مقایسه ابعاد حوضچه جوش مدل‌سازی شده و حقیقی ثابت می‌کند که حداکثر اختلاف کمتر از 13 درصد است.

finite-element simulation of heat transfer in electroslag welding

electroslag welding is widely used in column joints. however, the process of electroslag welding has a higher heat input than other welding processes, which results in dramatic changes in microstructure and mechanical properties, especially grain size and toughness. these connections are very vulnerable when subjected to dynamic loads and earthquakes. therefore, the study of heat transfers and its effect on the mechanical properties of these joints is important. considering the importance of this, in the present study, a finite element model is proposed to study the thermal behavior of this process, then the accuracy of the model is measured according to the practical experiments of the microcontroller. for verification, several practical examples of welding were performed and then, to evaluate the size of the pit pool, welded sections of the macrovar were prepared to confirm the assumptions of the model. in the next step, the validated model is used to study the thermal behavior of the system and the distribution of temperature according to the variables of current, voltage and speed. in this regard, due to the complexity of the process, it is not possible to carry out all simulations with software menus, so much of the simulation was written with the language of the ansys software.