ارزيابي تغييرات تنش پسماند طولي در راستاي ضخامت در اتصال جوشي‌آلياژ آلومينيوم 5086

Evaluation of longitudinal residual stress variations along the thickness of welded joint of 5086 aluminum alloy

تنش‌هاي پسماند جوشي، به‌ويژه نوع طولي آن، نقشي اساسي در خستگي و شكست سازه‌ها دارند. عمده‌ي روش‌هاي اندازه‌گيري تنش‌‌پسماند داراي يك محدوديت بزرگ هستند كه قابليت اندازه‌گيري تنش‌پسماند در عمق قطعه را ندارند. در اين پژوهش از تلفيق روش شبيه‌سازي المان محدود و روش تجربي پراش پرتو ايكس به‌منظور ارزيابي تنش‌پسماند در عمق قطعه استفاده شد. تنش‌هاي پسماند جوشكاري تيگِ دو ورق به ضخامت ضخامت 8 ميلي‌متر و از جنس آلياژ آلومينيوم سري 5086، به‌صورت تحليل با استفاده از نرم‌افزار آباكوس، به‌صورت تجربي توسط روش پراش پرتو ايكس در سطح قطعه صحه‌سنجي شدند. مشاهده گرديد كه در خط مركزي جوش، با افزايش عمق، تنشهاي پسماند طولي تا 37 مگاپاسكال، كاهش و در ناحيه متاثر از حرارت و در فاصله 10 تا 25 ميليمتري از خط مركزي جوش، نيز تا 70 مگا پاسكال، كاهش مي‌يابد. در نقاط دورتر، همزمان با كاهش تنش‌هاي پسماند طولي، تنشهاي فشاري در عمق قطعه‌كار ايجاد مي‌شود. ادعا مي‌شود كه با توجه به چشم‌گير بودن تغييرات تنش‌هاي پسماند در عمق قطعه، براي انجام تحليل‌هاي دقيق‌تر، محاسبه تنش‌هاي پسماند در عمق قطعه ضروري است.

Welding residual stresses, especially longitudinal ones, have a significant role in the fatigue and fracture of the structures. The common residual stress measurement methods have an important restriction that they are incapable in measuring the residual stresses versus depth. In this study, the combination of FEM simulation and X-ray diffraction experimental method has been used for residual stress measurement along specimen depth. Residual stresses were induced by the TIG welding of two 5086 aluminum plates with a thickness of 8 mm. The welding process was simulated in Abaqus and then the simulation results were validated with X-ray diffraction ones. It was observed that in weld centerline, by increasing depth, maximum longitudinal residual stresses decreased by 37 MPa while this reduction in heat affected zone and in the distance of 10 to 25 mm from the weld centerline was 70 MPa. At farther points from the weld centerline, the longitudinal residual stresses decreased and the compressive residual stresses were formed in the specimen depths. With respect to significant variation of residual stress along the depths of the specimen, residual stress measurement along specimen depths seems to be necessary for performing accurate analysis.