آمار

تعداد نشریات7
تعداد شماره‌ها404
تعداد مقالات5,423
تعداد مشاهده مقاله5,526,357
تعداد دریافت فایل اصل مقاله5,023,222
جعفری وردنجانی, مهدی, آرائی, علیرضا. (1397). تحلیل تجربی و عددی اثر شار الکتریکی فرعی بر اتّصالات جوش نقطه ای مقاومتی آلیاژ آلومینیوم 2219. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 50(3), 561-576. doi: 10.22060/mej.2017.11619.5163
مهدی جعفری وردنجانی; علیرضا آرائی. "تحلیل تجربی و عددی اثر شار الکتریکی فرعی بر اتّصالات جوش نقطه ای مقاومتی آلیاژ آلومینیوم 2219". نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 50, 3, 1397, 561-576. doi: 10.22060/mej.2017.11619.5163
جعفری وردنجانی, مهدی, آرائی, علیرضا. (1397). 'تحلیل تجربی و عددی اثر شار الکتریکی فرعی بر اتّصالات جوش نقطه ای مقاومتی آلیاژ آلومینیوم 2219', نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 50(3), pp. 561-576. doi: 10.22060/mej.2017.11619.5163
جعفری وردنجانی, مهدی, آرائی, علیرضا. تحلیل تجربی و عددی اثر شار الکتریکی فرعی بر اتّصالات جوش نقطه ای مقاومتی آلیاژ آلومینیوم 2219. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 1397; 50(3): 561-576. doi: 10.22060/mej.2017.11619.5163

تحلیل تجربی و عددی اثر شار الکتریکی فرعی بر اتّصالات جوش نقطه ای مقاومتی آلیاژ آلومینیوم 2219

نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
مقاله 10، دوره 50، شماره 3، مرداد و شهریور 1397، صفحه 561-576    اصل مقاله (3.25 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2017.11619.5163
نویسندگان
مهدی جعفری وردنجانی؛ علیرضا آرائی*
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
شار الکتریکی فرعی در جوش نقط های هنگامی رخ می­دهد که جریان الکتریکی از طریق نقطه جوش موجود عبور می­کند. مقدار این شار به تعداد، فاصله و اندازه دکمه (های) قبلی وابسته بوده، باعث تغییرات ابعادی و متالورژیکی دکمه جوش پایانی می ­شود. در این مطالعه، اثر شار الکتریکی فرعی به کمک یک مدل الما ن محدود مورد بررسی قرار گرفته، نتایج آن با آزمایشات تجربی روی ورق ­های آلومینیوم 2219 مورد مقایسه قرار گرفته است. در این راستا، پارامترهای فاصله و جریان جوشکاری جهت کشف اثر شار الکتریکی فرعی بر کیفیت دکمه جوش مورد بررسی قرار گرفته ­اند. در بخش تجربی، طراحی آزمایش سه عاملی به منظور تشخیص اهمیّت عوامل مؤثّر و اعتبارسنجی مدل المان محدود استفاده شده است. در مدل المان ­محدود، تمامی اثرات متقابل الکترو-ترمال و مکانیکی مد نظر قرار داده شده، خواص جنس بصورت تابعی از دما وارد شده ­اند. نتایج تجربی و عددی از مطابقت قابل قبولی برخوردار هستند. عدم تقارن توزیع دما به همراه ابعاد نقطه­ جوش تحت اثر عامل مذکور توسّط مدل المان­ محدود پیش بینی شده، توسّط نتایج تجربی اعتبارسنجی شده است. همچنین تاثیر شار الکتریکی فرعی بر کاهش عمق نفوذ، گرایش منطقه ی متاثّر از حرارت به نقطه جوش قبلی و تمرکز عناصر آلیاژی در مرز دانه ­های منطقه متاثر از حرارت به اثبات رسیده است
کلیدواژه‌ها
جوش نقطه ای مقاومتی؛ اثر شار الکتریکی فرعی؛ تحلیل المان محدود؛ آزمایش تجربی
عنوان مقاله [English]
Shunting Effect in Resistance Spot Welded Joints of Aluminum Alloys
نویسندگان [English]
M. Jafari Vardanjani؛ A. Araee
Department of Mechanical Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]
Shunting effect occurs in RSW when the electrical current passes through previous spot welds. Value of this current depends mostly on distance, number, and size of previous spot welds. This will cause some dimensional and metallurgical changes in welding nugget as well as heat affected zone (HAZ). In this study, shunting effect of RSW is considered in a finite element analysis (FEA) model and the results are compared to experiments performed on aluminum alloy 2219. Weld spacing together with welding current and time are considered to discover the effect of shunting current in the final quality of nugget. A three factor experiment design has been performed to find the significance of factors and interactive effects, as well as FEA model verification. Electrothermal and mechanical interactions are considered in the FEA model. Experimental and numerical solutions have yielded comparable similar results in terms of welding nugget properties. Asymmetry in electrical potential, temperature, and stress distribution and geometry of shunted nugget are predicted and verified directly or indirectly. Intense effect of shunting current on nugget height, asymmetric growth of heat affected zone (HAZ) toward previous welding nugget, as well as concentration of alloying elements along grain boundaries are also discovered.
کلیدواژه‌ها [English]
Resistance spot welding, Shunting, Finite element analysis, Experiment
سایر فایل های مرتبط با مقاله
مراجع

[1] A. Hard, „Preliminary test of spot weld shunting in 24ST Alclad”, Welding Journal, 27(6) (1948) 491-495.

[2] H. Chang, H. Cho, A study on the shunt effect in resistance spot welding, Welding Journal, 69(8) (1990) 308-316.

[3] P. Howe, Spot weld spacing effect on weld button size, in: Sheet Metal Welding Conference VI, Paper C, 1994.

[4] B. Wang, M. Lou, Q. Shen, Y. Li, H. Zhang, „Shunting effect in resistance spot welding steels—part 1: experimental study”, Welding Journal, 92(6) (2013) 182s-189s.

[5] J. Senkara, H. Zhang, Cracking in spot welding aluminum alloy AA5754, WELDING JOURNAL-NEW YORK-, 79(7) (2000) 194-s.

[6] H. Zhang, J. Senkara, X. Wu, Suppressing cracking in resistance welding AA5754 by mechanical means, Journal of manufacturing science and engineering, 124(1) (2002) 79-85.

[7] Y. Li, B. Wang, Q. Shen, M. Lou, H. Zhang, „Shunting effect in resistance spot welding steels—part 2: theoretical analysis”, Welding Journal, 92(8) (2013) 231s-238s.

[8] M. Jafari Vardanjani, A. Araee, J. Senkara, J. Jakubowski, J. Godek, Theoretical analysis of shunting effect in resistance spot welding (RSW) of AA2219, Journal of the Chinese Institute of Engineers, 39(8) (2016) 907-918.

[9] H. Huh, W.J. Kang, Electrothermal analysis of electric resistance spot welding processes by a 3-D finite element method, Journal of Materials Processing Technology, 63(1) (1997) 672-677.

[10] N. Ma, H. Murakawa, Numerical and experimental study on nugget formation in resistance spot welding for three pieces of high strength steel sheets, Journal of Materials Processing Technology, 210(14) (2010) 2045-2052.

[11] C.L. Tsai, W.L. Dai, D.W. Dickinson, Analysis and development of a real-time control methodology in resistance spot welding, SAE transactions, (1991) 158-176.

[12] T. Loulou, P.L. Masson, P. Rogeon, Thermal characterization of resistance spot welding, Numerical Heat Transfer, Part B: Fundamentals, 49(6) (2006) 559-584.

[13] J. Shen, Y. Zhang, X. Lai, P. Wang, Modeling of resistance spot welding of multiple stacks of steel sheets, Materials & Design, 32(2) (2011) 550-560.

[14] H. Nied, The finite element modeling of the resistance spot welding process, Weld. J., 63(4) (1984) 123.

[15] W. Zhang, Design and implementation of software for resistance welding process simulations, 0148-7191, SAE Technical Paper, 2003.

[16] J.H. Kim, Y. Cho, Y.H. Jang, Estimation of the weldability of single-sided resistance spot welding, Journal of Manufacturing Systems, 32(3) (2013) 505-512.

[17] M. Hamedi, H. Eisazadeh, M. Esmailzadeh, Numerical simulation of tensile strength of upset welded joints with experimental verification, Materials & Design (1980-2015), 31(5) (2010) 2296-2304.

[18] X. Sun, P. Dong, Analysis of aluminum resistance spot welding processes using coupled finite element procedures, WELDING JOURNAL-NEW YORK-, 79(8) (2000) 215-S.

[19] Z. Hou, I.-S. Kim, Y. Wang, C. Li, C. Chen, Finite element analysis for the mechanical features of resistance spot welding process, Journal of Materials Processing Technology, 185(1-3) (2007) 160-165.

[20] J. Sessler, V. Weiss, Materials data handbook-aluminum alloy 2219, (1966).

[21] J. Bray, Properties and selection: Nonferrous alloys and special purpose materials, ASM Metals handbook, 92 (1990).

[22] MIL-HDBK-, 5J: Metallic materials and elements for aerospace vehicle structures, in, Department of Defense Washington, DC, 2003.

[23] M. Vogler, S. Sheppard, Electrical contact resistance under high loads and elevated temperatures, surfaces, 9(10) (1993) 11.

[24] M.J. Vardanjani, M. Ghayour, R.M. Homami, Analysis of the vibrational stress relief for reducing the residual stresses caused by machining, Experimental Techniques, 40(2) (2016) 705-713.

[25] W.H. Kearns, Welding handbook, Vol. 4, Metals and their weldability, American Welding Society, 1982, (1982) 582.

[26] M. Specification, MIL-W-6858D,“, Welding, Resistance: Spot and Seam, (1978).

[27] J. Saleem, A. Majid, K. Bertilsson, T. Carlberg, M. Nazar Ul Islam, Nugget formation during resistance spot welding using finite element model, in: World Academy of Science, Engineering and Technology: An International Journal of Science, Engineering and Technology, 2012.

[28] Document No. III-1005-93, Section 6, Procedure for spot welding of uncoated and coated low carbon and high strength steels, International Institute of Welding.

[29] M.J. Vardanjani, A. Araee, J. Senkara, J. Jakubowski, J. Godek, Experimental and numerical analysis of shunting effect in resistance spot welding of Al2219 sheets, Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, 64(2) (2016) 425-434.

[30] M.J. Vardanjani, A. Araee, J. Senkara, J. Jakubowski, J. Godek, Experimental and numerical analysis of shunting effect in resistance spot welding of Al2219 sheets, 64(2) (2016) 425.

[31] F.C. Campbell, Elements of Metallurgy and Engineering Alloys, ASM International, 2008.

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 1,150
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 802


سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب