MODELING OF RESIDUAL STRESSES AND DEFORMATIONS DURING HARDFACING BY GTAW

Yıl 2021, Cilt: 62 Sayı: 704, 620 - 636, 22.09.2021

Atilla Savaş

https://doi.org/10.46399/muhendismakina.937623

Cited By: 2

Öz

Hardfacing process is a method used to increase the wear resistance for all kinds of steel. It is known that deformation and residual stress occur in the plates during the hardfacing process made by welding method. In order to minimize these, various patterns have been analyzed with a numerical study. TIG welding was chosen as the welding method. Hardfacing weld seams were sparsely applied on the plates. Deformation and residual stress tendencies in patterns can be calculated with sparse weld seams. The numerical model was created using ANSYS finite element software and validated with experimental results. The heat input of the welding process was calculated by using the double ellipsoid moving heat source method. It has been determined that transverse weld seams in rectangular plates cause smaller deformations and residual stresses.

Anahtar Kelimeler

Hardfacing, GTAW, Numerical modeling

TİG KAYNAĞI İLE GERÇEKLEŞTİRİLEN SERT DOLGU SIRASINDA OLUŞAN ARTIK GERİLME VE DEFORMASYONLARIN MODELLENMESİ

Öz

Set dolgu prosesi her türlü çelik için aşınma direncini arttırmak için kullanılan bir yöntemdir. Kaynak yöntemiyle yapılan sert dolgu prosesinde plakalarda deformasyon ve artık gerilmelerin oluştuğu bilinmektedir. Bunların en aza indirilmesi için çeşitli paternler sayısal bir çalışmayla incelenmiştir. Kaynak yöntemi olarak TİG kaynağı seçilmiştir. Sert dolgu kaynak dikişleri seyrek olarak plakaların üzerine uygulanmıştır. Seyrek kaynak dikişleri ile paternlerdeki deformasyon ve artık gerime eğilimleri hesaplanabilmektedir. Sayısal model ANSYS sonlu eleman yazılımı kullanılarak oluşturulmuş ve deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Kaynak prosesinin ısı girdisi hesabı çift elipsoid hareketli ısı kaynağı yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Dikdörtgen plakalarda enine kaynak dikişlerinin daha küçük deformasyon ve artık gerilmelere neden olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Sert dolgu, TİG kaynağı, Sayısal modelleme

Kaynakça

• 1. Goldak, J., Chakravarti, A. & Bibby, M.1984. A New Finite Element Model for Welding Heat Sources. Met. Trans. B 15 B, 299 , doi: 10.1080/21681805.2017.1363816.
• 2. Pandey, A. K., Dixit, A., Pandey, S. & Pandey, P. M. 2019. Distortion control in welded structure with advanced submerged Arc welding. in Materials Today: Proceedings vol. 26 1492–1495 , doi: 10.1016/j.matpr.2020.02.306.
• 3. İrizalp, S. G., Saklakoğlu, N., İldaş, G. & Demirok, S. 2018. 1 . 2714 Çeliği Ü zerine Sert Dolgu K aynağı ile K aplanmış Fe-Cr-V E saslı Alaşımın Malzeme Özelliklerinin İncelenmesi Examination of Materials Properties of Fe-Cr-V Hardfacing Coating Deposited on. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimar. Fakültesi Derg. 33, 35–46.
• 4. Çelik, A. A., Şen, Ş. & Şen, U. 2015. TIG kaynağı ile yüzeyi sertleştirilen AISI1020 ve AISI 316 çeliğinin mikroyapı incelemeleri Microstructure investigation of harfaced AISI 1020 and AISI 316 steel by TIG welding. 237–244.
• 5. Kaptanoğlu, M. & Eroğlu, M. 2017. Ferroniyobyum ve Ferrobor İçeren Tozaltı Kaynak Tozları ile Elde Edilen Kaplamaların Mikroyapı ve Aşınma Özelliklerinin Araştırılması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilim. Derg. 20, 64–64, doi: 10.17780/ksujes.292373.
• 6. Moselli, P. C., de Oliveira, M. F. & Moreno, J. R. S. 2013. Wear resistance in hardfacing applied in substrate SAE 1020 using welding process Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) alloy Stellite 6 in powder form. Sci. Res. Essays 8, 1730–1740 , doi: 10.5897/SRE2013.5638.
• 7. Pradeep, G. R. C., Ramesh, A. & Prasad, D. B. 2010. a Review Paper on Hardfacing Processes and Materials. Int. J. Eng. Sci. Technol. 2, 6507–6510.
• 8. Kaptanoğlu, M., Odabaşı, A. & Aydoğmuş, Z. 2016. Prediction of Optimal Process Parameters in Hardfacings Obtained by Using Submerged Arc Welding Technique. Harran Üniversitesi Mühendislik Derg. 1, 25–35.
• 9. Zhao, C., Stewart, D., Jiang, J. & Dunne, F. P. E. 2018. A comparative assessment of iron and cobalt-based hard-facing alloy deformation using HR-EBSD and HR-DIC. Acta Mater. 159, 173–186 , doi: 10.1016/j.actamat.2018.08.021.
• 10. Wu, A. P., Ren, J. L., Peng, Z. S., Murakawa, H. & Ueda, Y. 2000. Numerical simulation for the residual stresses of Stellite hard-facing on carbon steel. J. Mater. Process. Technol. 101, 70–75 , doi: 10.1016/S0924-0136(99)00456-2.
• 11. Yang, Q. X., Yao, M. & Park, J. 2004. Numerical simulation on residual stress distribution of hard-face-welded steel specimens with martensite transformation. Mater. Sci. Eng. A 364, 244–248 , doi: 10.1016/j.msea.2003.08.024.
• 12. Lazic, V., Arsić, D., Nikolić, R. R. 2015. Experimental determination of deformations of the hard faced samples made of steel for operating at elevated temperatures. in Procedia Engineering vol. 111 495–501 , doi: 10.1016/j.proeng.2015.07.122.
• 13. Lazić, V., Arsić, D., Nikolić, R. R. & Hadzima, B. 2016. Experimental Determination of Residual Stresses in the Hard-faced Layers after Hard-facing and Tempering of Hot Work Steels. in Procedia Engineering vol. 153 392–399 , doi: 10.1016/j.proeng.2016.08.139.
• 14. Savaş, A. 2021. Investigating the thermal and structural responses in hard-facing application with the GTAW process. J. Theor. Appl. Mech. 59, 343–35, doi: 10.15632/jtam-pl/136210
• 15. Chen, B. Q., Hashemzadeh, M. & Guedes Soares, C. 2014. Numerical and experimental studies on temperature and distortion patterns in butt-welded plates. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 72, 1121–1131 , doi: 10.1007/s00170-014-5740-8.
• 16. Xavier, C. R., Junior, H. G. D. & De Castro, J. A. 2015. An experimental and numerical approach for the welding effects on the duplex stainless steel microstructure. Mater. Res. 18, 489–502 , doi: 10.1590/1516-1439.302014.