The effect of different edge joint angle, geometrical and welding parameters on butt welded plates of construction

Abstract

ALIN KAYNAKLI LEVHALARDA LEVHA DÜZLEMİNE GÖRE FARKLI BİRLEŞME AÇISI, GEOMETRİK VE KAYNAK PARAMETRELERİNİN KAYNAKLI YAPIYA ETKİLERİ Kaynak, günümüzde her sektörde, imalat sırasında aynı veya farklı malzeme gruplarını birbirine bağlama yöntemlerinin başında gelmektedir. Fakat kaynak yapılırken, kaynak parametreleri belirlenmiş kaynak yöntem prosedürleri dahilinde bile kaynak kısmında artık gerimelere, lokal büzülmelere, çarpılmalara ve de kaynak içi hatalara rastlanabiliniyor. Geometrik ve kaynak parametreleri ve de malzeme birleşme açısı kaynağı en çok etkileyen faktörlerdir. Bu yüzden, kusursuz bir kaynak, uygun malzeme geometrik ve kaynak parametrelerinin ve de doğru birleşme açısının ayarlanması ile mümkündür. Bu çalışmada, iki aynı kalite çelik plakanın, çok pasolu gaz altı alın kaynağı sırasında, kaynak nedeniyle oluşan şekil değiştirmeleri, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak bulunmuştur. Kaynak ağzı açısının, kaynak sırasında şekil değiştirme üzerinde etkisini görebilmek için 50 ̊, 60 ̊ ve 70 ̊ ağız açısında hazırlanmış 3 adet çelik plaka kaynatılmıştır. Gerçek değerlere uygun sonlu elemanlar modeli ve çözümü yapmak için, daha önceden yapılmış kaynaklara ait kaynak parametreleri (kaynak hızı, pozisyonu, ağız açısı, paso sayısı, voltaj ve amper değerleri, elektrodu ve pasolararası geçiş sıcaklığı) ve roset tipi sensörlerden okunan şekil değiştirme değerleri kullanılmıştır. Deneysel ve sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan çalışmalardan elde edilen gerilme ve şekil değiştirme verileri, kaynaklı çelik yapıların dizaynında çok önemli ve temel yaklaşımlar sağlamıştır. Ayrıca, yapılan sonlu elemanlar çözümünde, sıcaklığa bağlı değişken malzeme sabitleri kullanılmış olup, termal ve mekanik çözümde sıcaklık ani yükleme olarak tanımlanmış ve her pasoda ayrı ayrı verilmiştir.

THE EFFECTS OF DIFFERENT EDGE JOINT ANGLE, GEOMETRICAL AND WELDING PARAMETERS ON BUTT WELDED PLATES OF CONSTRUCTION In several industries, the welding is the mainly used method to be connected each of same or other grade materials during fabrication. However, the welding can not be performed with as accurate parameters for all procedures without residual stress, distortion ,deformation or weld defects. The geometrical and welding parameters and edge joint angle are the main effective factors for a satisfactory of welding. Thus, the good and flowness welding can be performed with the suitable geometrical, welding parameters and correct edge-joint angle. In this study, the finite element analysis is used to perform multi-pass gas shielded welding model and to predict weld-induced deformations on butt-welded of two similar steel plates. The three welding models, which are root opened with 50, 60 and 70 degrees, are prepared to estimate the effects of joint design on deformations of weldments. To develop suitable welding models that we considered and used the real welding process parameters (welding speed and position, root opening angles, number of passes, voltage and amperage, welding consumable, interpass temperature) of welded plates which are welded also for measuring the strains with strain gauges to compare with FE models. The comparison between finite element analysis and experimental measurements for the effects of root opening size on weld residual stress and deformation through a systematic approach can be utilized as fundamental data for quantifying weld residual stresses and deformations for the design of welded steel structures. This analysis includes temperature dependant material properties, transient temperature transfer with numerical function for each passes and thermal & mechanical analysis.