18022

18022

مطالعه‌ي عددي و تجربي هندسه‌هاي قابل اتصال به كمك فرآيند جوشكاري با دوران قوس الكتريكي به كمك ميدان مغناطيسي (MIAB)

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي شكل دهي فلزات

مهرماه 1396

دكتر محمد صديقي

مكانيك

جوشكاري با استفاده از دوران قوس الكتريكي به كمك ميدان مغناطيسي (MIAB) روشي است كه حدودا از سال 1950 ميلادي ابداع شده است. كارايي اين روش براي جوش لب¬ به لب لوله¬ها با ضخامت كم اثبات شده است و هم اكنون درصنايع خودروسازي براي جوشكاري محورهاي توخالي و كمك فنر خودرو¬ها استفاده مي¬شود، با اين وجود مطالعات در زمينه¬ي استفاده از اين روش در جوشكاري ساير هندسه¬ها به هم نظير لوله به صفحه بسيار كم بوده است. هدف اين پروژه مطالعه¬ي عددي و تجربي جوشكاري لوله به صفحه است. مهم¬ترين عاملي كه اين فرآيند جوشكاري را به پيش مي¬برد ميدان مغناطيسي است. در اين پروژه تحقيقات جامعي در زمينه¬ي نحوه¬ي توزيع ميدان مغناطيسي در جوشكاري هندسه¬هاي مختلف از طريق شبيه¬سازي با نرم¬افزار كامسول انجام شده است. اين تحقيقات در آزمايشات تجربي با اندازه¬گيري ميدان مغناطيسي¬ توسط گوس¬متر اعتبار سنجي شده است. سپس تاثير توزيع ميدان مغناطيسي در پايداري چرخش قوس بررسي شده است. نتايج شبيه¬سازي¬ها شامل نمودارها و كانتورهاي مختلفي است كه نحوه¬ي توزيع ميدان در اتصال لوله-لوله و صفحه-لوله را نشان مي¬دهند. نتايج نشان مي-دهند كه در مدل صفحه-لوله توزيع ميدان بسيار نامناسب است و ميدان محوري نسبت به ميدان شعاعي بسيار بيشتر است. تاثير ميدان محوري باعث حركت قوس به طرف داخل صفحه و قطع شدن آن مي¬شود. آزمايشات تجربي نيز نشان¬دهنده¬ي ناپايدار بودن چرخش قوس در حالت صفحه-لوله هستند. به وسيله‌ي ايجاد سوراخ در وسط صفحه (برابر با قطر داخلي لوله) قوس پايدار مي‌شود و از حركت قوس به طرف داخل جلوگيري مي‌شود. اين واقعيت از طريق آزمايشات تجربي و بررسي‌هاي عددي اثبات شده است. واژه‌هاي كليدي: جوش MIAB؛ توزيع ميدان مغناطيسي؛ اتصال صفحه-لوله

1396/08/14

11/5/2017 12:00:00 AM

Abstract: Magnetically impelled arc butt (MIAB) welding is a method that was invented in 1950. This method is practically proved for forge-welding of low-thickness tubes and it is currently used in the automotive industries to weld hollow axes and shock absorbers. However, there are not so many studies related to the welding of other geometries such as tube-to-plate. The aim of this thesis is to study the welding of tube-to-plate through experiment and numerical analysis. The magnetic field is the most important factor in this welding method. In this work, extensive investigation has been carried out to characterize the magnetic field distribution of different type of geometries using COMSOL Multiphysics software. This investigation has been verified experimentally by measuring the magnetic field by Gauss meter. Then, the impact of magnetic field distribution on arc rotation has been investigated. The simulation results include various charts and contour plots which show the distributed magnetic fields in tube-to-tube joint and tube-to-plate joint cases. They illustrate that field distribution in the plate-to-tube model is inappropriate and the axial field is drastically higher than the radial field. The result of axial field causes the movement of arc toward the plate and disconnects the arc. The experiment also correlates the instability of arc rotation in the plate-to-tube case. By creating a hole at the center of the plate (equal to the inner diameter of the tube), the arc will be stabilized and it prevents from inward movement of the arc. This fact was proven by experiment and also by numerical analysis. Keywords: MIAB Welding; Magnetic field distribution; Tube to plate joint