Geri Dön

Kaynak bölgesindeki sıcaklık dağılım ve değişimine ısıl özeliklerin, gizli ergime ısısının ve elektrod çapının etkisi

Başlık çevirisi mevcut değil.

  1. Tez No: 2218
  2. Yazar: RECEP KILIK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. KUTSAL TÜLBENTÇİ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1983
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 139

Özet

O Z E T Cağımızda uzaydaki uydulardan, maden ocaklarında çalışan makinalardan, denizlerin altında seyreden denizaltılara kadar, her cins makina ve teçhizatın imalatında, büyük ölçüde kaynak tın yararlanılmaktadır. Yüksek derecede zorlamalara maruz kalan bu kaynaklı bağlantaların kalitesi sadece tatbik- edilen kaynak usulüne ve kullanılan kaynak metalinin özeliklerine bağlı değildir. ' Kaynak usullerinin büyük bir kısmında birleştirilecek olan metalsel parçalar yerel olarak ergime sıcaklığı üzerinde bir.Sıcaklığa kadar hızla ısıtılmakta ve sonra soğumaya terk edilmektedir. Kaynatılan malzemenin özeliklerine, ebatlarına ve ortam şartla- i arına bağlı olarak kaynak- bölgesi oldukça şiddetli bir şekilde soğumaktadır. Günümüz endüstrisinde kullanılan çeşitli alaşımların cazip mekanik özeliklerinin büyük bir kısmı eldeleri esnasında uygulanan ısıl işlemlerden kaynaklanmaktadır. Kaynak işlemi esnasında uygulanan ısıl çevrim, bu şekilde elde edilmiş özeliklerin büyük bir.kısmının' yok olmasına sebep olmaktadır. Ayrıca, çağımızda 'makina ve teçhizat imalatında metalsel malzemelerin ağırlık olarak % '98 i demir esaslıdır. 'Kaynak işleminin, metalsel malzemeye yerel olarak takbik ettiği ısıl çevrim, allotropik özeliğe sahip demir esaslı malzemelerde, kaynak bölgesinde faz - dönüşümlerine sebep olmakta ve bu da, bağlantının mekanik özeliklerini büyük ölçüde etkilemektedir., Kaynak işlemi esnasında meydana gelen metalurjik olaylar ve bunun neticesinde ortaya çıkan yapının mekanik özeliklerini IV -önceden tahmin edebilmek için, kaynak bölgesinde sıcaklık dağılım ve değişimin bilinmesi gerekmektedir. Zira, ancak bu şekilde kaynağın tatbik ettiği ısıl çevrimi gereken şekilde ayarlayarak, kaynak bölgesinde malzemenin özelikleri, sıcaklığın tahripkar etkisinden korunabilir. Literatür araştırmasından şimdiye kadar, kaynak yapılan ince levhalarda sıcaklık dağılımı için kullanılan denklemler gizli ergime ısısının etkisi ihmal edilerek, malzemenin ısıl özelikleri sabit ve kaynak ısı enerjisinin bir noktadan tatbik edildiği kabul edilerek geliştirilmiştir. Bu çalışmada, kaynak edilen malzemenin ısıl özelikleri ile ışınım ve taşınımla oluşan ısı kayıpları sıcaklığın fonksiyonu olarak hesaplara dahil edilmiş ve kaynak ısı enerjisinin bir noktadan değil, elektrodun kesit alanı kadar bir bölgeden tatbik edildiği dikkate alınarak, kaynak bölgesinde sıcaklık dağılımının analizine imkan veren bir nümerik model geliştirilmiştir. Geliştirilen teorik model yardımıyla, az- karbonlu çelikten yapılmış ince levhalar için hesaplanan sıcaklık değerleriyle literatür de mevcut deney sonuçları karşılaştırılmış ve bunlarla iyi bir uyum içinde olduğu görülmüştür. Demir esaslı malzemelerde, soğuma esnasında ortaya çıkan metalurjik dönüşümlere ve neticede elde edilen iç yapıya en büyük etken soğuma hızıdır. Soğuma hızı veya seçilmiş iki sıcaklık derecesi arasındaki soğuma süresini geliştirilmiş olan nümerik çözüm modeli yardımıyla hesaplamak pratik olmadığından, az karbonlu çelik için bulunan sıcaklık dağılımı sonuçlarına en küçük ka-VI reler ve deneme-yanılma metodları uygulanarak soğuma bölgesinin 300 °C. -, 1200 °C arasında sıcaklık dağılımını veren denklem elde edilmiştir. Elle yapılan kaynak şartlarında, nümerik çözümle denklem arasındaki ortalama mutlak fark % 6 dan daha az olmakta dır. Soğuma hızını veren denklem, sıcaklık dağılımı denkleminin zamana göre türevidir. Fakat türev soğuma hızına göre non-lineer olduğundan, bunun da nümerik çözümü yapılmış, bulunan neticelere en küçük kareler metodu uygulanarak, iyi bir yaklaşımla yeni bir soğuma hızı denklemi geliştirilmiş ve geliştirilen soğuma hızı denkleminden 800 °C - 500°C sıcaklıklar arasında soğuma süresini veren ifade elde edilmiştir. Bu denklemlerin sonuçları analitik denklemlerle karşılaştırılmıştır. Analitik ifadelerde ısıl özelikler sabit alındığından, kaynak ısı enerjisine ve levha kalınlığına bağlı olarak soğuma hızı ve soğuma süresi hızla değişmektedir. Oysa, levhadan çevreye olan ısı kayıpları ve ısıl Özelikler sıcaklığın fonksiyonu olduğundan hızla değişmeyecektir. Bu çalışmada, az karbonlu çelikten yapılmış ince levhalar için elle yapılan elektrik ark kaynağında kullanılmak üzere geliştirilmiş olan, soğuma hızı denklemi taşınımla ve ışınımla olu şan ısı kayıplarının sıcaklığa bağımlılığını, elektrod çapının ve gizli ergime ısısının etkilerini içeren nümerik modelden hareket edildiğinden,, olaya daha uygun yaklaşım göstermektedir. Bu çalışmada teklif edilen bağıntıların bütün metalsel malzemelere tatbik edilebilmesi için, malzemenin ısıl özeliklerinin sıcaklık la değişimlerinin bilinmesi gereklidir.

Özet (Çeviri)

SUMMARY In welding, generally, metallic materials, are heated to approximately the melting temperature and then, following the welding operation, they are cooled in a short time depend ing on the size of the material, the applied energy (Welding energy) and the surrounding temperature. Heating to a high temperature and fast cooling causes internal stresses within the material resulting in an increase of the grain size in the weld inn region, diffusions and phase transformations in the solid state. Solid state phase transformations in pure iron which has allotropic properties happen at a constant temperature. But in iron alloys (steel) this happens in a temperature internal. if steel is heated to a high temperature and then cooled slowly under control the structure of material will be the same as tne initial materail apart from an increase of the grain size. However, when the cooling rate is high, de pending on the ratio of carbon in steel, a very hard and cracky structure, called martensitic may occur. Depending on welding conditions the region which is heated may due to such an effect, form a martensitic structure. Today's industry uses equipments working under high pressures and high temperatures in corrosive environments. One of the most important problems of today^s industry is to weld special steel products resitant to different types of stresses of large magnitudes. Heat applied to the materials during the welding pro cess, may cause considerable changes in the mechanical pro- VIIVIII perties of the materials. Therefore, to meet certain speci fications at the welded joints the increase of the grain size, the diffusion reactions and metallurgical structural changes should be taken under control. Since all of the above effects are related to the heating process applied, knowing the tempe rature distribution in the welding region beforehand, enables one to estimate the effects of heating and thus, necessary preventive measures can be taken. Heat transfer operation in welding is rather different from the heat transfer operations in the industry. Here the rate of heat transfer to the material is high and takes place in a very short time. Therefore, the maximum temperature at tained and the coqling rate during the welding operation are very important. Cooling rate can be determined by differen tiating the equation giving the temperature distribution in the welding region. / It is difficult to write an analytical equation rep resenting the temperature distribution in the welding region since the parameters such as, the physical properties of the materials concorned, the latent heat of fusion, the effect of convection and radiation from the plate must be taken into account. However, Rosenthal [5] was able to find an analyti cal solution for the temperature distribution by assuming: physical properties of the material to be independent of tem perature, a point heat source with a constant speed V and a constant stre'nght, and constant radiative and cpnvective he at losses to the surroundings. This equation is: ?0W (-tr^ 2a 1 2 e 2 a (r-x J The difference, between values given by the above equa tion and the finite difference method is approximately 9,4.%. In arc welding, considering manually covered electrode welding proscedures“, average absolute dif erence becomes about.5. 8 %.. ? Welded plate regions which are heated up to 900 °C cool at the same rate [l9,34J. Therefore, if the last equation, is applied to the welding axis and differentiated with respect to time, the equation of cooling rate can be obtained: dT d t Qe0-1 TEF01 0.5 (_ZL)0-5 ti-s v 20. + 0.75 a2 V V2,0-75,.75 K 2a' ? + 1.5 - m: - - + 2.5 K 2*' r ”(_vi)“ t35 2ct As the last eqution is non-linear with respect to Cooling rate numerical solution was resorted to and the least squares method was applied to the results to obtain the equation of cooling rate in the temperature internal mentioned above: 0.9 f0.02 -gf-= - (0. 08+50 V)10”3 Vq0| ( T-Tw) The equation of cooling period AXq.c, is easily written from the equation of the cooling rate.XII At q0-2 T r 1 Tİ85 8/5 (0,08+50V)1,85k10"3 v09 L002 1.1500 -T.J I- - 1800 -1 L8S1 Equation developed for the cooling rate and At cooling period were conpared with Rosenthal's cooling rate eqution and Andrichem and Kas' At,».,, cooling period equation. Since the thermal properties and heat losses in the analytic equations are taken as constant, the cooling rate and the cooling period change rapidly with inc reasing welding heat energy. Whereas, as the welding energy inc reases, the temperature and thus the convective, radiative heat losses in the welding region will increas. Therefore the variation of the cooling rate and cooling period will not be linear but will be of power type (Fig. 6.2-6). Therefore, equations obtained give realistic results. When the welding heat energy was applied to plates of different thicknesses (4mm and 6mm), it was found that the cooling rate and the cooling period determined from Rosenthal's equation changed rapidly with the plate thickness due to reasons mentioned above. Whereas, in the thin plate welding bath is large and the temperature will increase. Therefore, the variation of cooling rate and cooling period with thick ness of plate is not linear. In consclusion, the equation of cooling rate and the cooling period developed in this ^ study give, more realistic results then Rosenthal, and Anric- hem and Kas' equations (Fig. 6.5,6).

Benzer Tezler

  1. Tez No

    39418

    Numerical simulation of a magnetoplasmadynamic arcjet thruster

    Eksenel simetrik bir manyetoplazmadinamik itici içindeki akışın sayısal simülasyonu

    MELİH ALTINÖZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1993

    Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. UMUR DAYBELGE

  2. Tez No

    645243

    Assessing added value of wave coupling for the Mediterranean climate and extremes in regional earth system model simulations

    Bölgesel yer sı̇stem modelı̇ sı̇mülasyonlarında Akdenı̇z ı̇klı̇mı̇ ve ekstremlerı̇ ı̇çı̇n dalga bı̇rleşı̇mı̇nı̇n katma değerı̇nı̇n belı̇rlenmesı̇

    FULDEN BATIBENİZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BARIŞ ÖNOL

  3. Tez No

    29158

    Değişik kaynak ağız formlarında ısı tesiri altındaki bölgenin ( ITAB ) bilgisayar simülasyon yöntemiyle 3-boyutlu olarak belirlenmesi

    Başlık çevirisi yok

    ONUR GÜVEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1993

    Makine MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. O. TUĞRUL GÖNCEL

  4. Tez No

    245807

    Denizli havzasındaki jeolojik formasyonlarda sıcaklık ve ısı depolama kapasitesi değişiminin incelenmesi ve ısı pompası uygulamalarının araştırılması

    An investigation on the change of temperature and heat storage capacity of geological formations in the Denizli basin, and the usability in heat pumps

    ŞENGÜL GÜVEN ACAR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    EnerjiPamukkale Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RASİM KARABACAK

  5. Tez No

    713400

    Investigation of the change of NO2 pollution during the pandemic period using satellite retrievals in Marmara region

    Marmara bölgesinde uydu verileri kullanılarak NO2 kirliliğinin pandemi döneminde değişiminin incelenmesi

    ALİ OSMAN ÇEKER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL

Geri Dön