Analysis of temperature field and phase transformation by numerical simulation during welding A516 grade 70 structural carbon steel
VŨ ĐÌNH TOẠI
Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: toai.vudinh@hust.edu.vn
Ngày nhận bài: 16/11/2021, Ngày duyệt đăng: 14/2/2022
TÓM TẮT
Trường nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình hàn nóng chảy, nó quyết định đến tổ chức và tính chất của liên kết hàn. Việc xác định nhiệt độ trong liên kết hàn bằng thực nghiệm gặp rất nhiều khó khăn và tốn kém, vì thế nghiên cứu này đề xuất giải pháp xác định trường nhiệt độ cũng như chuyển biến pha khi hàn bằng tính toán mô phỏng số sử dụng phần mềm SYSWELD. Thông qua phân tích trường nhiệt độ hàn sẽ đánh giá được khả năng hàn ngấu/thấu, kích thước vùng ảnh hưởng nhiệt, cũng như một số khuyết tật hàn có thể gặp phải để từ đó xác định được dải năng lượng đường khả thi đối với liên kết hàn cụ thể. Việc phân tích các chu trình nhiệt hàn sẽ đánh giá được khả năng hình thành các tổ chức tôi cứng như mactensit hay bainit gây giòn làm giảm khả năng làm việc của liên kết hàn, trên cơ sở đó tìm được chế độ hàn phù hợp. Kết quả nghiên cứu cho biết đối với liên kết hàn giáp mối bằng thép cacbon kết cấu mác A516 grade 70 dày 16 mm sẽ phải hàn 4 đường với dải năng lượng đường khả thi tương ứng lần lượt là 2252 J/mm ≤ q1 ≤ 2402 J/mm, 2828 J/mm < q2 < 3328 J/mm, 2458 J/mm < q3 < 2518 J/mm và 2878 J/mm < q4 < 3628 J/mm.
Từ khóa: Trường nhiệt hàn, mô phỏng số, năng lượng đường, vùng ảnh hưởng nhiệt, chuyển biến pha.
ABSTRACT
The temperature field plays an important role in the fusion welding process, it determines the microstructure and properties of the welded joint. It is very difficult and expensive to determine the temperature in the welded joint experimentally, so this study proposes a solution to determine the temperature field as well as the phase transfor- mation during welding by numerical simulation using SYSWELD software. Through the analysis of the welding tem- perature field, we can evaluate the ability of the fusion/penetration of joint, the size of the heat-affected zone as well as some welding defects that may be encountered to determine the feasible heat-input range for a specific welding joint. The analysis of welding temperature-time curves will assess the ability to form the hard microstructures such as martensite or bainite that cause brittleness leading to a decrease in the working ability of the welded joint, on that basis, the suitable welding parameter can be found. The research results show that for a butt-welded joint made of A516 grade 70 structural carbon steel with 16 mm thickness, 4 welding runs will have to be welded with the corresponding feasible heat-input ranges respectively of 2252 J/mm ≤ q1 ≤ 2402 J/mm, 2828 J/mm < q2 < 3328 J/mm, 2458 J/mm < q3 < 2518 J/mm and 2878 J/mm < q4 < 3628 J/mm.
Keywords: Welding temperature field, numerical simulation, heat-input, heat-affected zone, phase transformation.
Page: 2 – 11
RESEARCH
