بررسي توزيع مجدد تنش‌هاي پسماند در اتصال جوشي در فرآيند ساچمه پاشي

Study on Residual Stresses Redistribution in Welded Joint in Shot peening process

رفتار خستگي، مقاومت خوردگي و رفتار شكست اتصالات جوشي از تنش‌هاي پسماند به شدت تأثيرپذير ميباشد و محققان سعي بر بهبود عملكرد و افزايش عمر سازه‌هاي جوشكاري شده دارند. فرآيند ساچمه پاشي با ايجاد تنش پسماند فشاري سطحي از روش‌هاي مورد استفاده در بهبود كاركرد قطعات صنعتي از جمله اتصالات جوشي داراي تنش پسماند كششي ميباشد. در مقاله ي حاضر بررسي عددي اثر پارامترهاي فرآيند بر توزيع و بزرگي تنش‌هاي پسماند فرآيند ساچمه پاشي بر روي يك قطعه داراي تنش پسماند مورد توجه قرار گرفته است. ابتدا با شبيه‌سازي عددي فرآيند ساچمه پاشي بر روي نمونه بدون تنش پسماند و در بخش ديگر با شبيه‌سازي اعمال عمليات ساچمه پاشي در منطقه جوش و اطراف آن، تنشه اي پسماند سطحي ايجاد شده بررسي شده است. نتايج هر قسمت علاوه بر مقايسه با نتايج پژوهش هاي معتبر قبلي، با تهيه و ساخت نمونه تست مناسب، با نتايج اندازه گيري تجربي تنش نيز اعتبار سنجي شده است. نتايج حاصل از اين پژوهش بيانگر كاهش تنش پسماند كششي و يا ايجاد تنش هاي فشاري در سطح قطعه داراي تنش هاي پسماند كششي بزرگ پس از ساچمه پاشي و تأثير پارامترهاي فرآيند در حالت نهايي تنش در قطعه ميباشد. همچنين طبق نتايج به دست آمده افزايش بيشينه تنش پسماند فشاري با افزايش پارامتر سرعت و قطر ساچمه مربوط مي باشد.

Investigations illustrate that fatigue behavior, corrosion resistance and failure behavior are one of the most common results affected by residual stresses. The shot peening process which causes compressive residual stress (CRS), is one of the ways to improve the performance of industrial components, especially weld joints with tensile residual stress. In the present paper, numerical analysis of parameters of shot peening process on residual stress distribution is employed on pre-stressed specimen. On one hand, the numerical simulation of this process is investigated. On the other hand, the surface CRS and the effective parameters of this process, by simulating it on the welded specimen, are investigated on and around the welding region. In each section, numerical results were verified not only with former numerical investigations but also with building a proper empirical specimen and measuring the stresses experimentally. Results illustrate the decrease of tensile residual stress or increase of CRS on the surface of the pre-stressed specimen after shot peening process. Moreover, it shows that parameters of the shot peening process have a significant impact on final stresses in the specimen. Besides, based on the results the maximum CRS goes up by increasing the diameter and velocity of the shot.