دانلود پایان نامه رشته کامپیوتر درباره روش و نحوه شبیه سازی فرآیند جوشکاری در کامپیوتر
مقدمه
اکنون قصد داریم نکاتی را در زمینه روش و نحوه شبیه سازی فرآیند جوشکاری در کامپیوتر مطرح سازیم . مطالب این بخش به صورت کاملا کلی بیان شده اند به گونه ای که امکان بکارگیری آنها در هر نرم افزار المان محدود وجود دارد .
نکته دیگر آنکه مطالب این بخش کلیاتی در مورد نحوه شبیه سازی جوش در کامپیوتر است اما بدیهی است که جهت مدلسازی جوش در یک نرم افزار المان محدود علاوه بر تسلط کامل بر آن نرم افزار ، نیار به تمرین و حل مثالهای متعدد در زمینه مزبور است . علاوه بر این با توجه به در دسترس نبودن هیچ کتاب و یا جزوه ای که به طور خاص مدلسازی جوش در کامپیوتر را آموزش داده باشد ، بهره گیری از یک استاد توانا که با این پروسه آشنایی کامل داشته باشد ضروری است و مطالب این بخش و مطالب مشابه در کتب و مقالات علمی تنها اشاراتی به کلیات مدلسازی جوش دارد .
موضوع :
عیوب بوجود آمده در جوشکاری زیر پودری : در حقیقت جوشکاری زیر پودری پروسه ای است که بیشترین حرارت ورودی را دارد که در زیرلایه محافظی از پودر قرار داردو درصدعیوب مختلف برروی جوش را کاهش می دهد . به هر حال عیوبی نظیر ذوب ناقص ، حبس سرباره ، ترکهای سرد، هیدروژنی یا مک رخ می دهد . انواع عیوب بوجود آمده در جوشکاری زیر پودری : ذوب ناقص و سرباره محبوس : معمولاِ ًبه دلیل آماده نبودن قطعه یا روش، این عیوب به وجود می آید. نامناسب بودن قطعه می تواند باعث شودکه فلزجوش در رو غوطه ور و سرباره در زیر باقی به ماند یا اگر مهره جوش دور لزلبه اتصال قرار داشته باشد فلز مذاب ممکن است که فلز پایه را ذوب کند . مهره جوش به شکل محدب باعث می شودکه ولتاژ جوشکاری پایین بیاید که در پی آن ممکن است که سرباره محبوس شده بوجود آید و ذوب ناقص اجازه ندهد که فلز مذاب حتی پخش شود . ترک انجمادی : ترک انجمادی در طول مرکزمهره معمولاً اتفاق می افتدکه دلیل آن شکل مهره جوش،طرح اتصال یا انتخاب نامناسب جوشکاری مورد استفاده، می باشد . مهره جوش محدب با نسبت عمق به عرض بیشتراز احتمال ترک انجمادی می کاهد. اگر عمق نفوذ جوش خیلی زیاد باشد تنشهای انقباضی ممکن است ترک خط مرکزی را بوجود آورد . طرح اتصال ممکن است همچنین باعث افزایش تنشهای انقباضی بشود و دوباره خطر ترک انجمادی افزایش یابد.به دلیل اینکه ترکیدگی با تنشها در جوش ارتباط دارد ، مواد با استحکام بالا احتمال ترکیدگی بیشتری دارند بنا بر این توجیهاتی باید ابراز داشت از جمله شکل سطح مناسب دمای پیش گرما،دمای بین پاسی به علاوه الکترود مناسب و تریکب پودرکه در موقع جوشکاری این مواد باید در نظر گرفت . ترک هیدروژنی : همانند ترکهای انجمادی تقریباً بعد از جوشکاری ظاهر می شوند . ترک های هیدروژنی یک فرآیند تاخیری هستند و امکان دارد حتی ساعتها یا روزها بعد از جوشکاری کامل شده ، اتفاق افتد . ترک هیدروژنی زمانی می نیمم خواهد بود که منبع هیدروژن (برای مثال آب ،روغن ،گازها و نا خالصی) در پودر الکترود یا اتصال وجود نداشته باشد . پودر الکترود و قطعه کار باید تمیز و خشک باشد به منظور جلوگیری از ورود نم و رطوبت پودر ها و الکترود ها با ید در جعبه های مقاوم به رطوبت و در جاهای خشک انبار شوند.اگر یک پودریا الکترود با رطوبت ترکیب شود باید آن را مطابق استاندارد کارخانه خشک کرد . به منظور کاهش نسبت هیدروژنی ، اتصال جوش داده شده باید پیشگرما شود . زیرا هیدروژن در فولاد در دمای بالاتر از 95 درجه سانتیگراد کاملاً حرکت می کند.دمای پیش گرمای پیشنهادی بایدمطابق بیشترین هیدروژن مجاز باشد تا بتواند فرار کند و نیز احتمال خواهد داشت که خطر ترک هیدروژنی کاهش یابد . مُک : مک بر اثر محبوس شدن گاز ها در جوشکاری زیر پودری بوجود می آید . حبابهای گازی که باعث مک می شود از فقدان محافظت در مقابل اتمسفر یا از آلوده شدن بواسطه آب روغن یا گریس و ناپاکی ها ایجاد می شود . به منظور کاهش مک در جوشکاری زیر پودری محل جوش باید بطور کامل به وسیله فلاکس پوشش داده شود . تمام آب، گریس و ناخالصی های سطحی باید از قطعه کار ، الکنرود و فلاکس پاک شود . علت دیگر مک در جوشکاری زیر پودری سرعت حرکت بیش از اندازه می باشد افزایش در سرعت حرکت به مقدار زیاد اجازه نخواهد داد تا حباب های گازی از جوش خارج شوند و حباب ها ممکن است در فلز جوش در میان فلز و سرباره محبوس شود .
جوشکاری قوسی زیر پودری
جوشکاری قوسی زیر پودری فرایند جوشکاری قوسی است که در آن قوس به وسیله قشری از پودر دانه ای وذوب شدنی پنهان می شود. حرارت جوشکاری قوسی زیر پودری به وسیله قوس الکتریکی بین سیم جوش سیمی یا تسمه ای مصرف شدنی فلزی توپر(یا لوله ای)لخت و قطعه کار تامین می شود.
قوس در گودی پودر یا سرباره مذاب نگهداری می شود تا فلز جوش را تصفیه کند و آنرا از آلودگیهای اتمسفری حفاظت نماید.
این فرایند بدون فشار و با استفاده از سیم جوش و گاهی یک منبع تکمیلی مثل سیم جوش اضافی یا پودر با دانه های فلزی کار می کند.
مواد آلیاژی ممکن است برای بهبود خواص مکانیکی و مقاومت به ترک جوش به پودر اضافه شود.
چون قوس زیر قشری از پودر مخفی است و به وسیله جوشکار دیده نمی شود این فرایند به
جوشکاری قوسی پنهان معروف است.
اصول کار
در فرایند جوشکاری قوسی زیر پودری از حرارت ایجاد شده قوس بین سیم جوش با تغذیه مداوم و قطعه کار استفاده می شود. حرارت قوس سطح فلز مبنا و انتهای سیم جوش را ذوب می کند .
فلز ذوب شده از سیم جوش از طریق قوس به قطعه کار انتقال داده می شود و فلز جوش بدست می آید. حفاظت به وسیله قشری از پودر دانه ای که مستقیما روی فلز ناحیه جوش ریخته می شود انجام می گیرد . پودر نزدیک به قوس ذوب می شود و بطور داخلی با فلز جوش مذاب مخلوط می گردد و در خالص سازی و استحکام جوش کمک می کند .پودر سرباره شیشهای تشکیل می دهد از نظر وزنی از فلز جوش رسوب داده شده سبکتر است وبعنوان پوشش حفاظتی روی سطح جوش شناور میشود. جوش زیر این لایه پودر وسرباره مستغرق است واز اینرو این فرایند جوشکاری قوسی مستغرق نام دارد در اروپا این فرایند جوشکاری زیر پودری نامیده میشود .
بطور عادی پودر وسرباره قوس را می پوشانند بطوری که قوس دیده نمی شود . قسمتی از پودر که ذوب نشده می تواند دوباره مصرف شود. سیم جوش بطور خودکار از کلاف باز شده وبه داخل قوس تغذیه می گردد. قوس بطور خودکار برقرار می ماند و حرکت می تواند دستی یا ماشینی باشد .
قوس بوسیله راه انداز نوع فیوزی یا به روش دیگر شروع میشود .حالت انتقال فلز در جوشکاری قوسی زیر پودری اهمیت چندانی ندارد.در جوشکاری قوسی زیر پودری سیم جوش بطور پیوسته بوسیله غلتکهای با محرک برقی به محل قوس رسانده میشود.لایه ای از پودر دانه ای با ضخامتی که نور قوس ازآن عبور نکند در جلوی قوس روی درز اتصال ریخته میشود .جریان الکتریکی که قوس را تولید می کنداز طریق لوله تماس به سیم جوش منتقل می گردد.
جریان برق می تواند جریان مستقیم با سیم جوش مثبت(قطبیت معکوس)یا سیم جوش منفی (قطبیت مستقیم)یا جریان متناوب باشد.
بعداز آنکه جوشکاری تمام شد وفلز جوش منجمد گردید پودر ذوب نشده وسرباره از روی جوش برداشته می شود. پودر ذوب نشده الک شده ودوباره مصرف می گردد. سرباره منجمد شده ممکن است جمع آوری گردیده شکسته شود وبه اندازه لازم درآید وبا پودرجدید مخلوط شود .سرباره دوباره شکسته شده واختلاط آن با پودرمصرف نشده از نظر شیمیایی فرق دارد. مخلوط سرباره دوباره شکسته شده را میتوان بعنوان پودر جوشکاری دسته بندی نمود ولی بعنوان پودر اصلی بحساب نمی آید.
جوشکاری قوسی زیرپودری هم بصورت نیمه خودکار وهم بصورت خودکار انجام میشود هر چند که جوشکاری تمام خودکار مزایای بسیاری دارد وعامه پسندتر است.
در جوشکا ری نیمه خودکار جوشکار سرعت حرکت جهت وجای جوش را کنتر ل می کند. در پیستوله جوشکاری زیر پودری نیمه خودکار پودر وسیم بطور خودکار تغذیه میشوند ولی اپراتور هدایت پیستوله در طول درز جوش را بعهده دارد.
برای جوشکاری زیر پودری نیمه خودکار بخاطره انعطاف کافی وقابلیت تغذیه سیم در پیستوله معمولا از سیم جوش با قطر کمتر از 4/2 میلیمتر استفاده میشود. راهنمایی دستی پیستوله در بالای درز جوش به دلیل پوشیده بودن درز جوش با لایه پودر ونداشتن دید مشکل است
در جوشکاریقوسی زیر پودری خودکار سرعت حرکت وجهت بطور مکانیکی کنترل میشود.پودر ممکن است بطور خودکار در جلوی قوس ریخته شود در حالی که پودر ذوب نشده بوسیله سیستم بازیافت مکشی پشت سر قوس جمع آوری میشود.
برای افزایش نرخ رسوب با سرعت جوشکاری میتوان بطور خودکار چند سیم را به داخل همان حوضچه جوش هدایت نمود.برای مثال درفرایند قوس دو قلو دو سیم جوش به داخل همان حوضچه جوش هدایت می شوند در حالی که دستگاه جوشکاری ونوک تماس مشترکند.در جوشکاری قوسی زیر پودری با قوس پشت سر هم چند سیم جوش پشت سر هم ترتیب داده میشود.هر سیم جوش ماشین جوش مستقل ونوک تماس مستقل دارد.فاصله بین سیمها شکل وطبیعت الکتریکی سیم جوشها طوری تربیت داده میشود که سرعت جوشکاری وشکل مهره جوش بیهنه گردد.
مزایای جوشکاری قوسی زیر پودری
فرایند جوشکاری قوسی زیر پودری که اوایل سال 1930 معرفی شد یکی از فرایندهای خودکار وقدیمی استکه اصولا برای ساخت درز طولی لوله های بزرگ مورد استفاده قرار می گرفت این فرایند امروز برای تامین فلز جوش با کیفیت بالا بوسیله محافظت قوس وفلز مذاب از آلوده شدن با هوا توسعه فراوانی پیدا کرده است مزایای عمده فرایند جوشکاری قوسی زیر پودری عبارتند از:
قوس زیر قشری از پودر برقرار میشود که واقعا تابش نور قوس پاشش جرقه ودود را حذف میکند (از نقطه نظر زیست محیطی فرایند را قابل قبول میکند).
– چگالی زیاد جریان نفوذ را زیاد می کند ونیاز به آماده سازی لبه را کم می نماید.
– نرخ رسوب بالا وسرعت جوشکاری زیاد است .
– هزینه واحد طول اتصال نسبتا کم است.
– پودر بعنوان رفتگر واکسیژنگیر برای برطرف کردن آلودگی هایی نظیر اکسیژن نیتروژن وگوگرد از حوضچه جوش مذاب عمل می کند .این موضع به ایجاد جوشهای سالم با خواص مکانیکی عالی کمک می نماید .
– جوشهای کم هیدروژن میتواند بدست آید.
– حفاظت فراهم شده باپودر اساسی است واین حفاظت مثل جوشکاری قوسی فلزی محافظت شده بهوزش باد حساس نیست.
– آموزش مورد نیاز جوشکاری حداقل است (بنابراین میتوان از جوشکاری نیمه ماهراستفاده نمود).
– سرباره را میتوان جمع آوری خرد واندازه نمود وبا پودر مخلوط کرد.
فرایند قوسی مستغرق در ساخت تیرورقهای فولاددی ضخیم درزطولی لوله های قطور ساختمخازن تخت فشار ومخازن ذخیره بطور وسیعی بکار برده میشود.
در صنعت کشتی سازی برای اتصال وساخت زیر مجمومه ها همچنین در صنایع دیگر که از ورقهای متوسطه وضخیم فولادی استفاده میشود این فرایند کاربرد گسترده دارد .رویه سازی وترمیم قطعات تعمیر ونگهداری از کاربردهای دیگر این فرایند جوشکاری است.
محدودیت های جوشکاری قوسی زیر پودر
هزینه اولیه سیم رسان منبع قدرت دستگاه های کنترل وتجهیزات انتقال پودر بالا است.
برای نگهداری پودر روی اتصال قرار دادن اتصال جوش در حالت تخت یا حالت افقی ضروری است.
سرباره روی جوش بایستی قبلاز جوشکاری پاسهای بعدی پاک شود.
فلزات جوش پذیرومحدوده ضخامت
جوشکاری قوسی زیر پودری برای جوشکاری فولادهای کم کربن کربن متوسط فولادهای کم آلیاژ بامقاومت بالا فولادها ی آب داده وباز پخت شده وبسیاری از فولادهای زنگ نزن بکار برده میشود.
بطور تجربی برای جوش بعضی آلیاژهای مس آلیاژهای نیکل وحتی اورانیوم مورد استفاده قرار گرفته است .
کاربردهای فرایند اگر فولادی برای جوشکاری با روش جوشکاریقوسی فلزی گازی جوشکاری قوسی باسیم جوش تو پودری جوشکاری قوسی باالکترود روپوشدار یاجوشکاریقوسی تنکستنی گازی مناسب با شد با توسعه دستور العمل جوشکاری برای جوشکاری با روش جوشکاری قوسی زیر پودری نیز مناسب است.
محدودیت های اصلی جوشکاری قوسی زیر پودری ضخامت ورق وحالت جوشکاری است.
بدلیل آنکه جوشکاری زیر پودری فرایند با ورودی حرارت بالا ونرخ رسوب بالا است عموما برای جوشکاری فولادهایضخیم بکار برده میشود.با وجود آنکه جوشکاری فولاد با ضخامت 6/1 میلیمتر هم مقدور است بیشترین جوشکاری قوسی زیر پودری روی قطعات باضخامت بیشتراز 4/6میلیمتر بکار می رود.
انواع فلزات
جوشکاری قوسی زیر پودری بیشتر بای اتصال کربنی ساده بکار می رود فولادهای آلیاژی میتوانند با روش جوشکاری قوسی زیر پودری به آسانی جوش داده شوند بشرط آنکه برای محدود کر دن ورودی حرارت مراقبت شود بطوری که به منطقه تاثیر حرارت آسیبی نرسد. برای جوشکاری فولادهای آلیاژی و فولادهای عملیات حرارتی شده بهمنظور جلوگیری از درشت شدن دانه و ترک خوردن در منطقه تاثیر حرارت دستور العملهای با ورودی حرارت کم مورد استفاده قرارمی گیرند.
هنگام جوشکاری فولادهای کم آلیاژ برای جلوگیری از ترک خوردن فلز جوش و منطقه تاثیر حرارت و بمنظور بهبود خواص مکانیکی جوش پیش گرم کردن و حفظ درجه حرارت بین پاسی نیز مهم است. جوشکاری قوسی زیر پودری برای اتصال فولاد ضد زنگ و آلیاژهای غیر آهنی بکار برده میشود.
شکل اتصال
متداولترین جوشهای انجام شده با روش جوشکاری قوسی زیر پودری عبارتند از..
جوشهای شیاری . گلویی.پرچی و رویه کاری.
برای جوشهای شیاری خصوصیات نفوذ عمیق جوشکاری قوسی زیر پودری درانتخاب اتصال نقش دارد. ورق با ضخامت16 میلیمتررا میتوان بدون آماده سازی لبه بصورت لب بلب با فاصله ریشه 8/0میلیمتر بطور کامل جوش داد.
برای جوشهای چند پاسه قطعات با ضخامت بیشتر از16میلیمتر بایستی لبهه ها آماده سازی شود.
برای جلوگیری از هدر رفتن پودر جلوگیری از هدر رفتن پودر جلوگیری از سرریز ذوب و بمنظور اطمینان از نفوذ کامل جوشهای اتصالات یک طرفه بایستی از تسمه پشت بند استفاده شود.
گرچه جوشهای شیاری عموما در حالت تخت انجام میشوند با استفاده ازدستورالعملهای ویژه میتوان جوشها را در حالت افقی هم انجام داد. جوشهای گوشه ای تک پاسه با اندازه ی گوشه ای تا8 میلیمتر وجوشهای گوشه ای چند پاسه معمولادر حالت افقی جوشکاری میشوند. جوشهای گوشه ای تک پاسه بالاتر از8میلیمتر معمولا در حالت تخت انجام می شوند. جوشهای پرچی قوسی زیر پودری با حوضچه سازی مواد مذاب در مرکز سوراخ تا کامل شدن جوش معمولا در حالت تخت انجام می شوند.
جوشهای رویه کاری هم با سیم جوش و هم با تسمه انجام می شوند. رویه کاری برای بازسازی قطعات ساییده شده با ماده مقاوم به سایش یا برای جوش روکشی فولاد ساده با فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای دیگر انجام میشود.
بخاطر جلوگیری از تخلخل سطح مورد جوشکاری بایستی تمیز و بدون گریس روغن رنگ رطوبت و اکسید باشد. سرباره خالجوشها یا سباره روی لایه های جوش قبلی بایستی برطرف گردد. خالجوشها بایستی طوری قرار گیرند که جوش قوسی زیر پودری آنها را بطور کامل ذوب نماید.
قطعه کار بایستی برای بحداقل رسانیدن پیچییدگی و بمنظور اجرای خالجوشها بطور محکم با گیره ی مناسب بسته شود.
کاربریهای صنعتی جوش قوسی زیر پودری
بدلیل استفاده از روش جوشکاری قوسی زیر پودری برای اتصال مقاطع فولادی ضخیم این روش اساسا برای کشتی سازی لوله سازی ساخت مخازن تحت فشار و سازه های پل ها و ساختمانها بکار برده میشود.
علاوه بر اتصال دادن قطعات جوش قوسی زیر پودری برای جوش روکشی قطعات با فولاد ضد زنگ یا فولاد مقاوم به سایش مثل غلتکهای فولاد ریزی مداوم مخازن تخت فشار چرخهای ارابه ریل و تجهیزات معدنکاری فرایندهای معدنی ساختمانی و کشاورزی نیز بکار برده میشود.
تجهیزات وماشین آلات
برق مورد نیاز میتواند جریان مستقیم یا جریان متناوب باشد. در ایالات متحده آمریکا برای جوشکاریهای با شدت جریان کمتر از100آمپر جریان مستقیم خیلی متداول است. در اروپا وخاور دور جریان متناوب بطور وسیعی حتی در کاربردهای با شدت جریان کمتر از100آمپر مورد استفاده قرار می گیرد.
شدت جریان بالای100آمپر جریان مستقیم انحراف قوس ایجاد می کند. جریان متناوب برای کاربردهای با شدت جریان بالا و برای کاربرد هایی که انحراف قوس مزاحمت ایجاد میکند و در کاربردهای چند سیمه متداول است.
ماشین جوشکاری جریان مستقیم ممکن است ترانس رکتیفایر یا دینام موتور ژنراتور باشد.
ماشین جوشکاری جریان متناوب در واقع ترانسفورماتور است.
در جوشکاری قوسی زیر پودری هم پودر و هم سیم جوش مصرف می شود.
هر ترکیب پودر و سیم جوش همراه با تغییر فلز مبنا و پارامترهای جوشکاری یک جوش واحدی تولید می کند. بدلیل آنکه یکپارچگی جوش به پارامترهای زیادی بستگی دارد. برای بهینه سازی خواص فلز جوش بایستی از پودرها و سیم جوشهای مشخص استفاده شود.
(ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
