بررسی تنش پسماند میلگرد کوئنچ تمپر شده با استفاده از شبیه سازی اجزاء محدود و روش تجربی
محورهای موضوعی : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی
سید احسان رضوی
1
,
پژمان تقی پور بیرگانی
2
*
1 - گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 - گروه مهندسي مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
کلید واژه: میلگرد فولادی, کوئنچ و تمپرینگ, اجزاء محدود, تنش پسماند, کرنش سنجی سوراخ,
چکیده مقاله :
یکی از روشهای رایج در تولید محصول میلگرد فولادی با استحکام تسلیم حداقل 500 مگاپاسگال، استفاده از عملیات کوئنچ تمپرینگ با نام تجاری ترمکس میباشد. کاهش هزینه خرید مواد اولیه و بهبود خواص مکانیکی از مهم‌ترین دلایل استفاده از این عملیات در خطوط تولید میباشد. در این پژوهش شبیهسازی اجزا محدود فرآیند ترمکس با هدف درک تاثیر عملیات کوئنچ و تمپرینگ روی تنشهای پسماند میلگرد سایز 25 میلی‌متر با استفاده از نرم افزار انسیس انجام شده و نتایج حاصل از شبیهسازی با نتایج آزمون تجربی کرنش سنجی سوراخ مقایسه گردیده است. نتایج شبیهسازی اجزاء محدود نشان ميدهد كه تنش پسماند فون میسز به مقدار 6/155 مگاپاسکال در مرکز سطح مقطع میلگرد سایز 25 میلی‌متر ميباشد. همچنين نتایج آزمون مشخص مي‌نماید که تنش پسماند فشاری در مرکز سطح مقطع نمونه در عمق هاي مختلف بين 256/0 تا 002/2 ميلي‌متر داراي مقاديري بين 85 تا 5/194 مگاپاسکال و در اين آزمون تنش به عمق سوراخكاري وابسته مي باشد.
One of the common methods in the production of steel rebar with a yield strength of at least 500 MPa is the use of quench tempering (trade name Termex). Reducing the cost of purchasing raw materials and improving mechanical properties are the most important reasons for using this operation in production lines. In this study, finite element simulation of the Termex process was performed with the aim of understanding the effect of quenching and tempering operations on the residual stresses of 25 mm rebar using ANSYS software, and the results of the simulation were compared with the results of the experimental hole-drilling strain-gage test. The finite element simulation results show that the von Mises residual stress is 155.6 MPa at the center of the cross-sectional area of 25 mm rebar. Also, the test results show that the compressive residual stress in the center of the sample cross-section at different depths between 0.256 and 2.002 mm has values between 85 and 194.5 MPa, and in this test, the stress depends on the drilling depth.
[1] Shahul Hameed, M.Z., Wölfle, C.H., Robl, T., Obermayer, T., Rappl, S., Osterminski, K., Krempaszky,C., Werner, E. ''Parameter Identification for Thermo-Mechanical Constitutive Modeling to Describe Process-Induced Residual Stresses and Phase Transformations in Low-Carbon Steels'', Appl. Sci. 2021.
[2] Heidari Ghaleh, M., Alizadeh, K. ''Effect of cooling rate on quenched & tempered steel rebar properties'', International Conference on Martensitic Transformations. 2011.
[3] Hosny, S., Gepreel, M., Ibrahim, M., Bassuony, A. ''Simulation of Tempcore Process for 500 MPa Steel Bars'', The Korean Institute of Metals and Materials. 2020.
[4] Ahmed, E., Ibrahim, S., Galal, M., Elnekhaily, S., Allam, T. ''Microstructure and Mechanical Properties of V-Alloyed Rebars Subjected to Tempcore Process'', Metals. 2021.
[5] Khalifa, H., Megahed, G., "Experimental investigation and simulation of structure and tensile properties of Tempcore treated rebar", Journal of Materials Processing Technology, 230, p p 245-253, 2016.
[6] Sankar, I., Rao, M., "Prediction of heat transfer coefficient of steel bars subjected to Tempcore process using nonlinear modeling", Int J Adv Manuf Technol , p p 1159–1166, 2010.
[7] Durisotti, M.,"Danieli Structure Ccontrol System For QTB Functional And Operative Manual", 2014.
[8] Determining Residual Stresses by the Hole Drilling Strain Guage Method, ASTM Standard E – 837.