Raylı Sistem Araçlarında Kullanılan Alüminyum Alaşımlarının Kaynak İşleminde Sıcaklık Dağılımının İki Boyutlu Sayısal Simülasyonu

Osman ÜNAL; Nuri AKKAŞ; Ahmet Taner SARIHAN

Makale detayları

Raylı Sistem Araçlarında Kullanılan Alüminyum Alaşımlarının Kaynak İşleminde Sıcaklık Dağılımının İki Boyutlu Sayısal Simülasyonu

Yazarlar:

Osman ÜNAL | Nuri AKKAŞ | Ahmet Taner SARIHAN

Yayıncı:

Demiryolu Mühendisleri Derneği

Ana Başlıklar:

Diğer mühendislik dalları

Dergi:

Railway Engineering 2022 Vol.0 Issue 16, pp.91-101

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

7/2022

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000944426

Sıklık:

İki Yıllık

eISSN:

2687-2463

pISSN:

2149-1607

Anahtar kelimeler:

Özet:

 

In this study, a two-dimensional numerical simulator of the heat flow occurring during gas metal arc welding of EN AW 6005A T6 alloy profiles used in rail system vehicle bodies has been developed. The temperature distribution on the work piece is obtained by solving the problem of transient heat conduction, which includes the term of non-uniform moving heat sources and convection heat transfer, using the finite difference method. The aim of this study is to investigate the optimum temperature distribution that will prevent premature solidification of the liquid metal in the low temperature region of the molten pool in the welding process, by means of the developed simulation. Due to the proposed two-dimensional simulator, operating costs can be reduced by reducing the number of experiments to be carried out to obtain the optimum temperature distribution. The most obvious advantages of the developed simulator are being able to change the time step sizes, grid sizes, total simulation time, power sizes of the welds, distance between the electrodes, and speed of the welds. In addition, this simulator can be used for single-wire and tandem welding operations in different materials. Secondly, the experimental studies were carried out using Fluke Thermal Imager in Turkey Rail System Vehicles Industry Inc. (TURASAS) to verify the numerical results. The maximum temperature obtained from the numerical analysis was found to differ only 1% from the maximum temperature of the experimental result. This result shows that the proposed two-dimensional simulator is compatible with the experimental work. Finally, all Matlab codes related to the developed two-dimensional numerical simulator are included at the end of the article to facilitate the work of other researchers’ work who wants to work on the three-dimensional numerical simulation of this study.

 

Bu çalışmada, raylı sistem araç gövdelerinde kullanılan EN AW 6005A T6 alaşımlı profillerin gaz altı kaynağı yapılırken meydana gelen ısı akışının iki boyutlu sayısal bir simülatörü geliştirilmiştir. İş parçası üzerinde oluşan sıcaklık dağılımı, düzgün olmayan hareketli ısı kaynakları ve taşınımla ısı transferi terimini içeren geçici ısı iletimi probleminin sonlu farklar yöntemi kullanılarak çözümlenmesiyle elde edilmiştir. Bu çalışmanın amacı, kaynak işlemindeki erimiş havuzun düşük sıcaklık bölgesinde sıvı metalin erken katılaşmasını önleyecek optimum sıcaklık dağılımını, geliştirilen simülasyon sayesinde araştırabilmektir. Önerilen iki boyutlu simülatör sayesinde, optimum sıcaklık dağılımını elde etmek için yapılacak olan deneylerin sayısı azaltılarak işletme maliyetleri düşürülebilecektir. Geliştirilen simülatörün en belirgin avantajları, zaman adımı boyutlarını, ızgara boyutlarını, toplam simülasyon süresini, kaynakların güç büyüklüklerini, elektrotlar arasındaki mesafeyi, kaynakların hızını değiştirebilmektir. Ayrıca bu simülatör, farklı malzemelerde tek telli kaynak ve tandem kaynak işlemleri için de kullanılabilir. İkinci olarak, sayısal sonuçları doğrulamak için Türkiye Raylı Sistem Araçları Sanayi A.Ş' de (TURASAS) Fluke Thermal Imager kullanılarak deneysel çalışma gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizden elde edilen maksimum sıcaklığın, deneysel sonucun maksimum sıcaklığından sadece %1 farklı olduğu görülmüştür. Bu sonuç, önerilen iki boyutlu simülatörün, deneysel çalışma ile uyumlu olduğunu göstermektedir. Son olarak, geliştirilmiş iki boyutlu sayısal simülatör ile ilgili tüm Matlab kodları, bu çalışmanın üç boyutlu sayısal simülasyonu üzerinde çalışmak isteyen diğer araştırmacıların çalışmalarını kolaylaştırmak için makalenin sonuna eklenmiştir.

Makale detayları

Raylı Sistem Araçlarında Kullanılan Alüminyum Alaşımlarının Kaynak İşleminde Sıcaklık Dağılımının İki Boyutlu Sayısal Simülasyonu

Yazarlar:

Osman ÜNAL | Nuri AKKAŞ | Ahmet Taner SARIHAN

Yayıncı:

Demiryolu Mühendisleri Derneği

Ana Başlıklar:

Diğer mühendislik dalları

Dergi:

Railway Engineering 2022 Vol.0 Issue 16, pp.91-101

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

7/2022

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000944426

Sıklık:

İki Yıllık

eISSN:

2687-2463

pISSN:

2149-1607

İki boyutlu sayısal simülatör

Sonlu farklar yöntemi

Alüminyum tandem kaynak

Sayı

Makale detayları

Raylı Sistem Araçlarında Kullanılan Alüminyum Alaşımlarının Kaynak İşleminde Sıcaklık Dağılımının İki Boyutlu Sayısal Simülasyonu

Yazarlar: Osman ÜNAL | Nuri AKKAŞ | Ahmet Taner SARIHAN

Yayıncı: Demiryolu Mühendisleri Derneği

Ana Başlıklar: Diğer mühendislik dalları

Dergi: Railway Engineering 2022 Vol.0 Issue 16, pp.91-101

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 7/2022

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2000944426

Sıklık: İki Yıllık

eISSN: 2687-2463

pISSN: 2149-1607

İki boyutlu sayısal simülatör

Sonlu farklar yöntemi

Alüminyum tandem kaynak

Sayı

Yazarlar:

Osman ÜNAL | Nuri AKKAŞ | Ahmet Taner SARIHAN

Yayıncı:

Demiryolu Mühendisleri Derneği

Ana Başlıklar:

Diğer mühendislik dalları

Dergi:

Railway Engineering 2022 Vol.0 Issue 16, pp.91-101

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

7/2022

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000944426

Sıklık:

İki Yıllık

eISSN:

2687-2463

pISSN:

2149-1607