بهینه سازی متغیرهای جوشکاری تعمیری TIG غیرهمجنس ورق فولاد کربنی A516 Grade 60 و فولاد ضد زنگ SS316 به روش تاگوچی و روش های آماری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 دانشجوی تحصیلات تکمیلی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

جوشکاری به روش TIG یکی از فرآیند های مهم در ایجاد اتصالات دائمی و تعمیر با کیفت در سازه های فلزی به‌ویژه در تجهیزات صنایع نفت و گاز و هوافضا است. کیفیت به مقدار بسیار زیادی وابسته به انتخاب صحیح متغیرهای جوشکاری بوده و در صورت عدم انتخاب مقادیر بهینه، فرآیند ساخت همراه با مشکلات احتمالی و افزایش هزینه ها خواهد بود. در این مقاله هدف انتخاب پارامترهای بهینه جوشکاری TIG به‌منظور رسیدن به حداکثر استحکام مکانیکی اتصال و فلز جوش است. شدت‌جریان، سرعت جوشکاری، دبی گاز و قطر فیلر به‌عنوان متغیرهای مهم تأثیرگذار انتخاب‌ شده و با طراحی آزمایش‌های مورد نیاز، بعد از ساخت نمونه‌های جوشکاری شده، بررسی تجربی استحکام انجام‌شده است. در این پژوهش از روش تاگوچی جهت طراحی و بهینه‌سازی و همچنین از روش های آماری برای اعتبار سنجی داده ها استفاده‌شده است. طبق نتایج در جوشکاری فولاد A516 به SS316 استفاده از جریان 110 آمپر ، قطر الکترود 5/2 میلیمتر، دبی گاز 5/12 لیتربردقیقه و سرعت 190 میلیمتر بر دقیقه،  استحکام جوش با افزایشی در حدود 15 درصد به بیشینه مقدار خود رسیده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Roy R. K., A primer on the Taguchi method, SME Press, 2010.
[2] Tarng, Y. S. and W. H. Yang., Optimization of the weld bead geometry in gas tungsten arc welding by the Taguchi method, The International Journal of advanced manufacturing technology, Vol 14, No 8, pp  549-554, 1998.
[3] Giridharan, P. K. and N. Murugan., Optimization of pulsed GTA welding process parameters for the welding of AISI 304L stainless steel sheets, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol 40, No 5-6, pp 478-489, 2009.
[4] Ghazvinloo H. R, Honarbakhsh R. A and Shadfar N., Effect of the electrode to work angle, Filler Diameter and Shielding Gas on Weld Geometry of HQ 130 Steel Joints Produced by Robotic GMAW, Indian J. of Science and Technology, Vol 3, No1, pp 26-30, 2010.
[5] Kolahan F. and Heidari M., A New Approach for Predicting and Optimizing Weld Bead Geometry in GMAW, International Journal of Mechanical Systems Science and Engineering, Vol. 2, 2010.
[6] Kumar P., Kolhe K.P., Morey S.J. and Datta C.K., Process parameters optimization of an aluminium alloy with pulsed gas tungsten arc welding (GTAW) using gas mixtures, Material and  Science and Technology. Vol. 2,   pp. 251–257,   2011.
[7] Sathish et al., Weld ability and process parameter optimization of dissimilar pipe joints using GTAW, International Journal of Engineering Research and Applications, Vol 2, No. 3, pp. 2525-2530, 2012.
[8] Kumar P. and Datta K., Pulsed parameters optimization of GTAW process for mechanical properties of Ti-6Al-4V alloy using Taguchi method, International Journal of Engineering Science and Innovative Technology, Vol 12, No.1, pp 75-80, 2012.
[9] Ghosh N., Kumar P. and Nandi G., Parametric optimization of dissimilar welding of AISI 409 stainless steel to AISI 316L austenitic stainless steel by using PCA method, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 75(1), pp.24-33, 2016.
[10] Ghosh N.,  Rudrapati R. , Kumar P. and  Nandi G., Parametric Optimization of Gas Metal Arc Welding Process by using Taguchi method on Ferritic Stainless Steel AISI 409, Materials Today,  Vol. 4(2), pp. 2213-2221, 2017.
[10] Vieira T., Voigt L., Enrique C. and Bohórquez N., Analysis of mean and RMS current welding in the pulsed TIG welding process, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 231, pp. 449–455, 2016.
[11] Srirangan A. K. and Paulraj S, Multi-response optimization of process parameters for TIG welding of Incoloy 800HT by Taguchi grey relational analysis, Engineering Science and Technology, Vol. 19(2), pp. 811–817, 2016.
[12] Dwivedi K. D. and Srivastava A., Parametric Optimization of MIG Welding for Dissimilar Metals Using Taguchi Design Method, International journal of engineering sciences & research technology, Vol. 3(4), pp. 213-219, 2017.
[13] Vidyarthy R.S., Kulkarni A. and Dwivedi D.K., Study of microstructure and mechanical property relationships of A-TIG welded P91–316L dissimilar steel joint, Materials Science and Engineering: A, Vol. 695, pp. 249-257, 2017.
[14] Karimi Manesh M., I. Sattari Far and Omidvar H., Effects of Arc Heat Input and Welding Speed on the Cryogenic Impact Strength of Type 304L Austenitic Stainless Steel Weld Metal, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 2, pp. 205-213, 2015 (In Persian)
[15] Lampman S., Weld Integrity and Performance: A Source Book Adapted from ASM International Handbooks, Conference Proceedings, and Technical Books, ASM International, 1997.
[16] Ross, P.J., Taguchi techniques for quality engineering: loss function, orthogonal experiments, parameter and tolerance design. McGraw-Hill, 1995.
[17] ASME IX Standard for welding Handbook. ASME press, 2012.
[18] Moreno C. J. and Samuel S. W., Sums of squares of integers, CRC Press, 2005.
[19] Fowlkes W.Y. and Clyde M. C., Engineering methods for robust product design, Addison-Wesley press, 1995.