27459

مطالعه فني- اقتصادي جايگزيني جوشكاري مرسوم قطعه صنعتي با جوشكاري با قوس الكتريكي دوراني به كمك ميدان مغناطيسي (MIAB)

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي

1398

1401/4/28

محمد صديقي

مهندسي مكانيك

جوشكاري لب به لب قوس الكتريكي با دوران به كمك ميدان مغناطيسي (MIAB) يكي از روش‌هاي نوين جوشكاري مقاطع دايره‌اي است كه داراي مزايايي چون سرعت بالاي فرآيند، گرمايش يكنواخت سطح قطعات و ايجاد اتصالي يكنواخت، عدم نياز به پر كننده و كاربر ماهر مي‌باشد و به همين دليل در صنايع مختلف مورد توجه قرار گرفته‌است. در اين پايان نامه، هدف بررسي جوشكاري يك نمونه از اتصالات صنعتي در مدل صفحه به لوله، به طور مشخص اتصال لوله اگزوز به فلنج انباره با استفاده از روش MIAB مي‌باشد. بنابراين مواد خام تهيه شده و هندسه قطعه متناسب با نمونه توليد كننده اصلي ايجاد گرديد. آزمايش‌هاي اتصال مختلفي با تغيير پارامترهاي موثر در جوشكاري كه شامل جريان و زمان جوشكاري و اندازه ميدان مغناطيسي محرك قوس الكتريكي مي‌باشد، پي گرفته شد. به جهت تسهيل روند شناسايي پارامترهاي مناسب جوشكاري لوله- صفحه، ابتدا اتصال لوله- لوله انجام شد و سپس از متغيرهاي آن به عنوان نقطه آغاز آزمايش اتصال لوله- صفحه استفاده شد. با هدف بررسي تاثير هندسه لوله و صفحه بر ايجاد اتصال با كيفيت، چند نمونه مختلف از لوله و صفحات با ضخامت و شكل هندسي گوناگون مورد آزمايش اتصال قرار گرفتند. در نمونه اتصال لوله- صفحه مشاهده شد در صورتي كه صفحه داراي ضخامت كمتري نسبت به لوله باشد، جوش با كيفيت بهتري به دست مي‌آيد. به نظر مي‌رسد به دليل حرارت دهي يكنواخت، سطح لوله دچار گرمايش بيش از حد شده و جريان يافتن مذاب، مانع يكنواختي سطوح اتصال و در نتيجه موجب ايجاد اتصال موضعي مي‌گردد، برخلاف روش جوشكاري دستي كه با تنظيم موقعيت برقراري قوس، مي‌توان سهم گرمايش دو قطعه را به طور دلخواه كنترل نمود. نتيجه آزمون كشش نشان‌دهنده استحكام كششي كمتر موضع اتصال نسبت به فلز پايه مي‌باشد. يكي از دلايل اين موضوع، عدم برقراري اتصال كاملا يكنواخت در سطح مقطع لوله است. مشاهده ميكروسكوپي از دو مقطع متفاوت يك نمونه نشان داد در يك مقطع، دو قطعه به خوبي به هم متصل شده و در مقطع دوم، بين آنها ترك وجود دارد كه به دليل اتصال ناقص لوله و صفحه در سطح مقطع مي‌باشد. آزمون ميكروسختي حاكي از افزايش سختي محل اتصال نسبت به فلز پايه مي‌باشد. همچنين با مقايسه اقتصادي روش جوشكاري MIAB با روش معمول جوشكاري، نقطه سر به سر توليد انبوه محاسبه شد.

1401/09/07

Technical-Economical Study of Using Magnetically Impelled Arc Butt (MIAB) welding instead of conventional welding for a industrial part

7/19/2023 12:00:00 AM

Arc welding with rotation by magnetic field is one of new methods for circular sections that for the reason of having benefits such as high speed process, uniform heating of parts surface and uniform connection, lack of need to filler and adept operator, has attracted the attention of different industries. In this study, the aim is to discussion the one of industrial connection welding in pipe- plate model, specifically the connecting of tank flange to the pipe exhaust of car by using MIAB welding. Thus raw materials was prepared and intended part geometry was created with workshop process. The connection test was carried out by changing the are welding time, welding current and the value of magnetic field driver of Electric arc. To facilitate detection process of suitable parameters for pipe- plate welding, pipe- pipe connection was performed at first and its variables was used as start point for pipe- plate model. with the purpose of survey the effect of pipe and plate geometry on create a high quality connection, several different samples of plate and pipe with various thickness and dimention was tested. It was observed from the comparisons of performed connection between parts that use of MIAB welding in conneting plate- pipe, for plate with less thickness than pipe is possible. Otherwise, for the reason of uniform heating, the surface of pipe inclusives overheating and the flow of the melt, prevents the uniformity of connection surfaces and as a result, it creates a local connection. This is contrary to manual welding that the heating contribution of two parts can be controlled arbitrarily with adjustment the position of the arc. The result of tention test indicates less tensile strength in connection position relative to the base metal. One of the reasons for this matter is unexistence of completely uniform connection in pipe cross section. With perform metallographic test from two section of one sample it has specified that two pieces are well connected in one position and there is a crack in other position. Microhardness test indicates increase hardness in location of connection relative to the base metal. Also with economical comparision of MIAB welding with the usual method of pipe to pipe and pipe to plate welding, the required number of connections to reaching the break-even point was calculated.

جوشكاري قوس الكتريكي دوراني , ميدان مغناطيسي , اتصال لوله- لوله , اتصال لوله- صفحه , استحكام جوش

MIAB welding , magnetic field , Pipe- pipe connection , Pipe- plate connection , weld strength

Mohammad Hossein Ganji

Dr. Sedighi