پایان نامه بهینه‌سازی عوامل مؤثر بر استحکام کششی- برشی،سختی سطح موضع جوش و سختی مرکز جوش در ورق‌های

توضیحات:

پروژه،پایان نامه مهندسی مکانیک با عنوان: بهینه‌سازی عوامل مؤثر بر استحکام کششی- برشی،سختی سطح موضع جوش و سختی مرکز جوش در ورق‌های کم‌کربن در جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای، در 115 صفحه بصورت

نکته: ««« این پروژه بصورت انحصاری فقط در وبسایت fileok.ir به فروش می رسد. »»»

چکیده:

جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي به علت سرعت بالا، راحتي به‌کارگيري و قابليت اتوماسيون به‌طور وسيعي در صنايع کاربرد دارد. جهت دستيابي به جوش‌هايي بدون عيب، مجموعه پارامترهاي فرآيند جوشکاري بايد به‌صورت بهينه انتخاب گردند و همچنين شرايط به‌گونه‌اي کنترل شود تا مجموعه شرايط بهينه همواره ثابت نگه داشته شوند. در اين پژوهش تاثير پارامترهاي مؤثر در اين روش جوشکاري بر استحکام کششي- برشي، سختي سطح موضع جوش و سختي مرکز جوش در ورق‌هاي کم‌کربن بررسي‌شده و با استفاده از الگوريتم ژنتيک، مقادير بهينه‌ي پارامترهاي مؤثر بر جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي (زمان، فشار، مقدار جريان و تعداد پالس‌هاي جريان) معرفي گرديد. پس از بررسي پارامترهاي مؤثر بر جوش نقطه‌اي در ورق‌هاي فولادي کم‌کربن، مي توان نتيجه گيري کرد که در بين پارامترهاي مؤثر در جوش نقطه‌اي، زمان جوشكاري بيشترين تأثير را بر استحكام جوش نقطه‌اي دارد و افزايش تعداد پالس‌ها باعث افزايش كمي در استحكام جوش نقطه‌اي مي‌شود ولي استفاده از تعداد دو پالس مناسب‌تر مي‌باشد. همچنين نتايج نشان داد که تعامل اثر شدت‌جريان- ضخامت بيشترين تأثير را بر سختي سطح جوش دارد و افزايش عامل فشار، ابتدا سختي سطح جوش را افزايش داده و اگر فشار از حد معيني بيشتر گردد، منجر به كاهش سختي سطح جوش خواهد شد و نيز افزايش شدت جريان و زمان جوشكاري، باعث كاهش سختي وسط جوش مي‌گردد. در خصوص بهينه‌سازي سختي سطح جوش مي توان گفت که تابع هدف کمينه برابر 9/19 است که به ازاي سطح‌هاي (شاخص) 2، 3، 2 و 1 به ترتيب براي فشار، جريان، زمان و ضخامت ورق حاصل مي‌شود. اين شاخص‌ها مربوط به مقادير بهينه 250 کيلو نيوتن براي فشار، 25 کيلوآمپر براي جريان، 20 سيکل براي زمان و 1 ميلي متر براي ضخامت ورق است.  در خصوص بهينه‌سازي سختي مرکز جوش نيز نتايج نشان داد که تابع هدف کمينه برابر 92/124 است که به ازاي سطح‌هاي (شاخص) 3، 1، 1 و 1 به ترتيب براي فشار، جريان، زمان و ضخامت ورق حاصل مي‌شود. اين شاخص‌ها مربوط به مقادير بهينه 350 کيلو نيوتن براي فشار، 15 کيلوآمپر براي جريان، 15 سيکل براي زمان و 1 ميلي متر براي ضخامت ورق است. بهينه‌سازي استحکام جوش نقطه¬اي نيز انجام شد و ديده شد که تابع هدف کمينه برابر 57/12- است که به ازاي سطح‌هاي (شاخص) 2، 2، 2 و 2 به ترتيب براي فشار، جريان، زمان و تعداد پالس حاصل مي‌شود. اين شاخص‌ها مربوط به مقادير بهينه 350 کيلو نيوتن براي فشار، 9 کيلوآمپر براي جريان، 18 سيکل براي زمان و 2 براي تعداد پالس است.

فهرست مطالب:

چکیده    1

فصل اول: کليات

1-1- مقدمه        2

1-2- بيان مساله 3

1-3- فرضيه‌ها      4

1-4- اهداف پژوهش          4

1-5- واژه‌ها و اصطلاحات فني و تخصصي       4

1-5-1- جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي            4

1-5-2- جوشکاري فولاد کم‌کربن      4

1-5-3- بهينه‌سازي           5

1-5-4- الگوريتم ژنتيک      5

فصل دوم: تئوري و پيشينه‌ي پژوهش

2-1- جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي   6

2-2- دستگاه‌ها و تجهيزات جوشکاري مقاومتي          12

2-2-1- دستگاه‌هاي جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي       13

2-2-2- کنترل‌ کننده‌هاي جوشکاري مقاومتي 19

2-2-3- کابل‌هاي جوشکاري مقاومتي           20

2-2-4- الکترودهاي جوشکاري مقاومتي        20

2-2-4-1- خواص موردنظر از يک الکترود مقاومتي        21

2-2-4-2- بررسي مواد مختلف مورد استفاده در ساخت الکترودهاي مختلف         21

2-2-4-3- سيستم خنک کردن الکترودها       24

2-2-5- نگهدارنده ها         25

2-3- جوش‌پذيري فولادهاي کم‌کربن 26

2-3-1- فولادهاي کم کربن  28

2-3-2- جوشکاري مقاومتي فولادهاي کم کربن          29

2-4- الگوريتم ژنتيک         33

2-4-1- ساختار الگوريتم‏هاي ژنتيكي            34

2-4-2- عملگرهاي ژنتيكي 35

2-4-3- روند كلي الگوريتم‏هاي ژنتيكي         37

2-4-4- روش‏هاي انتخاب در الگوريتم‏هاي ژنتيكي       38

2-4-5- شرط پايان الگوريتم            44

2-4-6- برخي از كاربرد الگوريتم‏هاي ژنتيكي  45

2-5- پيشينه‌ي پژوهش     45

فصل سوم: مواد و روش‌ها

3-1- عوامل مؤثردرجوشکاري مقاومتي         48

3-1-1- مقاومت الکتريکي   49

3-1-2- جريان جوشکاري    50

3-1-3- زمان جوشکاري     52

3-1-4- نيروي الکترود (نيروي جوشکاري)       56

3-1-5- الکترودها  58

3-1-6- اثر شرايط سطحي  60

3-1-7- اثر ترکيب شيميايي فلز       61

3-1-8- پراکندگي حرارت     62

3-1-9- تعادل حرارتي        63

3-1-10- طراحي اتصال      65

3-2- روش کار      70

فصل چهارم: نتايج شبيه‌سازي

4-1- مقدمه        71

4-2- تحليل نتايج و تعريف تابع هدف 73

4-2-1- بررسي سختي سطح جوش            74

4-2-2- بررسي سختي وسط جوش 76

4-2-3- بررسي استحکام جوش      79

4-2-4- تعريف تابع هدف     81

4-3- بهينه‌سازي فرايند جوش نقطه 84

4-3-1- بهينه‌سازي سختي وسط جوش       86

4-3-2- بهينه‌سازي استحکام جوش نقطه‌اي 88

فصل پنجم: نتيجه‌گيري

5-1- خلاصه پژوهش         90

5-2- نتايج           91

منابع     93

فهرست جداول

جدول 2-1: خواص مکانيکي برخي از آلياژهاي رسوب سختي شده        23

جدول 2-2: شرايط جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي ورق‌هاي فولادي کم‌کربن بدون پوشش      30

جدول 2-3: شرايط جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي ورق‌هاي فولادي کم‌کربن طبق استاندارد  AWS Welding Handbook  30

جدول 2-4: شرايط جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي ورق‌هاي فولادي کم‌کربن            31

جدول 2-5: تنظيم تايمر براي ضخامت‌هاي گوناگون در ماکزيمم سرعت گان پرتابل  33

جدول 4-1: سطوح پارامترهاي مورد آزمايش در گروه 1  73

جدول 4-2: سطوح پارامترهاي مورد آزمايش در گروه 2  73

فهرست اشکال

شکل 2-1: شمائي کلي از فرآيند جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي 6

شکل 2-2: انواع روش‌هاي تأمين انرژي در فرآيند جوشکاري مقاومتي با الکترودهاي چندتايي          10

شکل 2-3: جوش پل واره   11

شکل 2-4: جوش له کردني            11

شکل 2-5: دستگاه جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي بازو متحرک که با هوا عمل مي‌کند         14

شکل 2-6: دستگاه جوشکاري نقطه‌اي و زائده‌اي نوع پرسي    15

شکل 2-7: عملکرد ضريب كاركرد در مقابل توان          17

شکل 2-8: اجزاء اصلي يک سيستم جوشکاري نقطه‌اي چندتايي         19

شکل 2-9: نگهدارنده‌هاي مستقيم متداول الکترودهاي جوشکاري نقطه‌اي. نوع (A) و نوع (B) بيرون انداز و نوع (C) بدون بيرون انداز       25

شكل 2-10: يك الگوريتم ژنتيكي استاندارد    36

شکل 2-11: يک کروموزوم قبل و بعد از اعمال عملگر جهش       37

شکل 2-12: نمودار گردشي الگوريتم ژنتيکي 38

شکل 3-1: نمودارهاي مقاومت الکتريکي و دما در قسمتهاي مختلف اجزاء جوشکاري مقاومتي       50

شکل 3-2: تأثير ميزان جريان بر قطر دکمه جوش         50

شکل 3-3 : اثر جريان جوشکاري بر استحکام برشي جوش نقطه‌اي       51

شکل 3-4: جريان هاي انحرافي در جوش نقطه‌اي دو طرفه       52

شکل 3-5: استحکام برشي– کششي بصورت تابعي از زمان جوشکاري 53

شکل 3-6: سيکل جوشکاري تک پالس براي جوشکاري نقطه‌اي و زائده اي         54

شکل 3-7: سيکل جوشکاري چند پالسي به همراه زمان پيش گرم کردن زمان Upslep و زمان Downslep و زمان کوئنچ و زمان تمپر و نيروي فورج      55

شکل 3-8: تأثير نيروي الکترود بر مقاومت سطح ورق   56

شکل 3-9: اشکال دماغه الکترودهاي جوشکاري نقطه‌اي طبق استاندارد RWMA 59

شکل 3-10: پخش حرارت به فلز پايه و الکترودها در طول جوشکاري مقاومتي      62

شکل 3-11: روش‌هاي افزايش تعادل حرارتي در جوشکاري مقاومتي فلزاتي با هدايت الکتريکي متفاوت        64

شکل 3-12: اثر فاصله لبه و روي هم افتادن نامناسب  66

شکل 3-13: تطبيق نامناسب ورق در جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي و جوش حاصل از آن     66

شکل 3-14: اثرات سطحي جوشکاري نقطه‌اي ممکن است دور تعقر جوش بوجود آيد        68

شکل 3-15: استفاده از تکنيک جوشکاري غيرمستقيم براي حداقل کردن اثرات سطحي نگري يک طرف کار    68

شکل 3-16: اثر اندازه دکمه جوش و ضخامت ورق بر روي استحکام جوشي کششي، شکست يا پارگي در فلز پايه اتفاق افتاده است    69

شکل 3-17: اثر جريان انحرافي (فاصله نقاط) بر استحکام برشي کششي اتصال  70

شکل 4-1: نمودار تأثير فشار بر روي سختي سطح جوش در آزمايش گروه 1        74

شکل 4-2: نمودار تأثير جريان بر روي سختي سطح جوش در آزمايش گروه 1        75

شکل 4-3: نمودار تأثير زمان (سيکل) بر روي سختي سطح جوش در آزمايش گروه 1         75

شکل 4-4: نمودار تأثير ضخامت ورق بر روي سختي سطح جوش در آزمايش گروه 1           76

شکل 4-5: نمودار تأثير فشار بر روي سختي وسط جوش در آزمايش گروه 1         77

شکل 4-6: نمودار تأثير جريان بر روي سختي وسط جوش در آزمايش گروه 1         77

شکل 4-7: نمودار تأثير زمان (سيکل) بر روي سختي وسط جوش در آزمايش گروه 1          78

شکل 4-8: نمودار تأثير ضخامت ورق بر روي سختي وسط جوش در آزمايش گروه 1            78

شکل 4-9: نمودار تأثير فشار بر روي استحکام جوش در آزمايش گروه 2   79

شکل 4-10: نمودار تأثير جريان بر روي استحکام جوش در آزمايش گروه 2            80

شکل 4-11: نمودار تأثير زمان (سيکل) بر روي استحکام جوش در آزمايش گروه 2  80

شکل 4-12: نمودار تأثير تعداد پالس بر روي استحکام جوش در آزمايش گروه 2     81

شکل 4-13 کمينه‌سازي تابع هدف توسط الگوريتم ژنتيک به ازاي تکرارهاي مختلف (نسل‌ها) براي بهينه‌سازي سختي سطح جوش     85

شکل 4-14 شاخص‌هاي مقادير بهينه متغيرهاي فشار، جريان، زمان و ضخامت براي بهينه‌سازي سختي سطح جوش 86

شکل 4-15 کمينه‌سازي تابع هدف توسط الگوريتم ژنتيک به ازاي تکرارهاي مختلف (نسل‌ها) براي بهينه‌سازي سختي وسط جوش      87

شکل 4-16 شاخص‌هاي مقادير بهينه متغيرهاي فشار، جريان، زمان و ضخامت براي بهينه‌سازي سختي وسط جوش  87

شکل 4-17 کمينه‌سازي تابع هدف توسط الگوريتم ژنتيک به ازاي تکرارهاي مختلف (نسل‌ها) براي بهينه‌سازي استحکام جوش            88

شکل 4-18 شاخص هاي مقادير بهينه متغيرهاي فشار، جريان، زمان و تعداد پالس براي بهينه‌سازي استحکام جوش  89