تحلیل اگزرژی فرآیند جوشکاری در فولاد نرمه A36 و بررسی روش‌های چکش‌کاری، گرمایش موازی و روش ارتعاشی جهت کاهش تنش‌های پسماند

Abstract

یکی از مهم‌ترین عیوب قطعات جوشکاری‌شده که در اثر گرادیان‌های شدید گرمایی ایجاد می‌شود، تنش‌های پسماند است. در این تحقیق روش‌های مختلف مکانیکی و حرارتی جهت کاهش تنش‌های پسماند بررسی شده و پارامترهای مختلف موثر مورد بحث قرار گرفته است. در همین راستا، روابطی برای بازده انرژی و اگزرژی برای جوشکاری ارایه شده و سپس تاثیرات گرمایش شعله‌های موازی، روش ارتعاشی و روش چکش‌کاری بر کاهش تنش‌های پسماند جوشکاری به‌کمک این دو بازده بیان شده است. نتایج نشان می‌دهد که در روش گرمایش موازی، با افزایش توان شعله‌ها، هر دو بازده انرژی و اگزرژی کاهش یافته اما از روند کاهشی این دو بازده، به مرور کاسته می‌شود و به مقدار صفر میل می‌کند. افزایش سرعت جوشکاری نیز هر دو بازده را تا بیش از ۲ برابر افزایش می‌دهد. از طرفی آنتروپی بی‌بعدشده با افزایش گرمای ورودی شعله‌ها، کاهش می‌یابد که نشان از کاهش تنش‌های پسماند ناشی از جوشکاری است. این کاهش در سرعت‌های بالاتر، بیشتر است. همچنین نسبت دو بازده نشان می‌دهد که در این بررسی، توان حدود ۱۸۰۰ژول بر ثانیه، مقداری بهینه از نظر اقتصادی خواهد بود. مرتبه کاهش تولید آنتروپی بی‌بعدشده برای روش ارتعاشی ۰/۰۰۱، روش چکش‌کاری ۰/۱ و روش شعله موازی ۱۰ است. می‌توان انتظار داشت روش‌های گرمایشی کارآیی بیشتری نسبت به روش‌های مکانیکی در کاهش تنش‌های پسماند دارا هستند.