MAG-TIG- Tozaltı Kaynak Bağlantısının Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Termal Analizi

Kaynak yöntemi en çok tercih edilen birleştirme metotlarından biridir. Kaynak işlemi yapılan numunelerin emniyetinin ve kullanılan yapının güvenilirliği açısından büyük önem taşımaktadır. Isıl gerilmeler kaynak metalinde ve ana malzemedeki makro, mikro yapıyı ve mekanik özelliklerini etkilemektedir. Bu çalışmada, St 37 çelik malzemeler Metal Active Gas (MAG), Tungsten Inert Gas (TIG) ve Tozaltı kaynak yöntemleriyle birleştirilmiştir. Malzemelerin ısıl özellikleri sıcaklığa göre değişimi incelenmiş ve kaynaklı yapıların nufuziyet inin makro incelemeleri deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Kaynatılan parçaların sayısal olarak modellenmesi sonlu elamanlar metodu (SEM) kullanılarak yapılmıştır. Kaynak işlemi sırasında meydana gelen ısıl gerilmeleri ve termal analizleri deneysel ve sonlu elamanlar metodu ile hesaplanmış, elde edilen sonuçların karşılaştırılması yapılmıştır. Deneysel ve modelleme sonuçları karşılaştırıldığında sonuçların birbiri ile yakın olduğu görülmüştür. Optimizasyon metodu ile kaynak işleminden sonra malzemelerin özellikleri tahmin edilebildiği gibi kaynak parametrelerinin simülasyonu da sağlanabilmektedir.

Thermal Analysis with a Finite Element Method of MAG-TIG-Submerged Arc Welded Joint

Welding is one of the most used methods to join metal parts in Metal world. So, the quality of welded parts is very important for the safety of whole welded construction. Thermal stresses affect the microstructure and macrostructure of filler and base metals. These changes also affect mechanic properties of the material. In this study, macro structural investigations of MIG, TIG and SAW for St 37 steel were also studied. Thermal properties of the materials changes as a function of temperature. Thus, in this study, the properties of St 37 steel part were defined in accordance with temperature, which were taken from the reliable literature in Finite Element (FE) Analyses. In order to see heat stress during welding operation, ABAQUS software was used for thermal analysis. According to the experiments and FE Analyses, it is concluded that experimental and modeling results are very similar.

Kaynakça

Akkağ, N. 2006. Tozaltı köşe kaynağında yapay zekâ teknolojileri kullanarak dikiş geometrisinin modellenmesi. Yüksek Lisans Tezi, FBE, Sakarya Üniversitesi, 71s.

Anık, S. 1975. Kaynak tekniği çeliklerin kaynak kabiliyeti. İ.T.Ü. Matbaası, 70-91s.

Ateş, H. Türker, M. 1999. Determination of penetration with various welding parameters of electrical arc and GMA welding. Gazi Universitesi Journal, 12(3): 3-7s.

Brickstad, B. Josefson, BL. 1998. A parametric study of residual stresses in multipass Butt-welded stainless steel pipes. Inter. J. Pres., 75: 11-25s.

Cho, DW., Na, SJ., Cho, MH., Lee, JS. 2013. A study on V-groove GMAW for various welding positions. J. Mater. Proc. Tech., 213: 1640–1652s

Cho, DW., Na, SJ., Cho, MH., Lee, JS. 2013. Simulations of weld pool dynamics inV- groove GTA and GMA welding. Weld. in the World , 57: 223–233s.

Choa, DW., Songb, WH., Chob, MH., Na, SJ. 2013. Analysis of submerged arc welding process by three-dimensional computational fluid dynamics simulations. J. Mater. Proc. Tech., 213: 2278– 2291s.

Fındık, T. 2008. 304 tipi paslanmaz çeliklerin MIG kaynağındaki ısı transferinin sonlu elemanlar yöntemiyle analizi. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, 110-134s.

Gözütok, E. 2009. Paslanmaz çeliklerin TIG kaynağında Argon-Hidrojen gaz karışımının birleştirmelerin mekanik ve mikro yapı özelliklerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi, 65-111s.

Gunaraj, V. Murugan, N. 2002. Prediction of heat affected zone characteristics in submerged arc welding of structural steel pipes”, Weld. J. Res., AWS, 94-102s.

Jang, GB., Kim, HK., Kang, SS. 2001. The effects of root opening on mechanical properties, deformation and residual stress of weldments. Weld. J. Res., 80: 80–89s.

Karadeniz, E., Ozsarac, U., Yildiz, C. 2007. The effect of process parameters on penetration in gas metal arc welding processes. Mater. and Des., 28: 649–656s.

Kim, IS. Evlat, JS., Kim, IG., ,J. Y Kim, JY., Kim, OS. 2003. A study on relationship between process variables and bead penetration for robotic CO2arc welding. J. Mater. Proc.Tech., 136:139-145s.

Lindgren, LE. 2006. Numerical modeling of welding. Comp. Meth. App. Mech. Eng., 195: 6710–6736s.

McGlone, JC., Chadwick, DB. 1978. The submerged arc butt welding of mild steel. Part 2. The prediction of weld bead geometry from the procedure parameters. Weld. Inst. Rep., 80.

Soncu, R., Yavuz, N., Ertan, R. 2010. Korniş usulü Tozaltı kaynağı ile kaynak edilen St37 malzemesinin sonlu elemanlar yöntemi ile termal analizi. Uludağ Üniv. Mühendislik-Mimarlık Fak. Derg., 15: 89-92.

Tong, Z., Zhentai, Z., Rui, Z. 2013. A dynamic welding heat source model in pulsed current gas tungsten arc welding. J. Mater. Proc. Tech., 213: 2329–2338s.

Tükkan, G. 2008. Koruyucu gaz kaynağında (MIG/MAG) gaz debisinin kaynak nufuziyeti ve kaynak hızına etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, 98-150s.

Tülbentçi, K. 1984. Kaynak simülasyonu ve uygulamadaki önemi. I. Ulusal Kaynak Sempozyumu. s13, İstanbul.

Wen, SW., Hilton P., Farrugi, DCJ. 2001. Finite element modeling of a submerged arc welding process. J. Mater. Proc. Techn., 119: 203-209.

Yavuz, N., Özcan, R., Polat, FG. 2005. Tozaltı kaynak bağlantısının sonlu elemanlar yöntemi ile termal ve mekanik analizi. Uludağ Üniv. Mühendislik Mimarlık Fak. Derg., 10: 9-18.

Zhu, XK., Chao, YJ. 2002. Effects of temperature dependent material properties on welding Simulation. Comp. and Struc., 80: 967–976.

Zielinska, S., Valensi, F., Pellerin, N., Pellerin, S., Musioła, K., Izarrab, Ch. De, Briand, F. 2009. Microstructural analysis of the anode in gas metal arc welding. J. Mater. Proc. Tech., 209: 3581–3591s.

Kaynak Göster