Stainless steel welding : residual stress investigation by the effect of different velocities of volumetric heat source in similar and dissimilar materials

Welding is a metal joining process which is used in various types of industries because of its effectiveness and convenience to use. Strength of joining the metals also can be able to increase by adding filler metals of required chemical composition. Even though it has many advantages, it also had some negative impact on the material. Due to its heating and cooling effect, non-uniform distribution of temperature causes residual stresses in the material which is major problem faced by many industries also various research also conducted to find the reason between the formation of residual stresses. Residual stresses may alter the mechanical properties of the material also it worsens the condition of the weld zone. In this thesis work, residual stresses which are formed in both similar and dissimilar material are analysed. Determining the residual stress in dissimilar metals is quiet difficult when compared with similar metals because of its varying base metal properties. Numerical simulation was performed with ANSYS through transient thermal- static structural simulation to evaluate transient thermal distribution and stresses in presence of non-uniform temperature distribution on the fusion zone. Temperature dependent elastic-plastic material properties are adopted to simulate the welding process. Effect of velocities are considered to analyze how the velocity of volumetric heat source plays a major role in reducing or increasing the residual stresses.

La saldatura è un processo di giunzione dei metalli che viene utilizzato in vari tipi di industrie per la sua efficacia e praticità d'uso. Anche la forza dell'unione dei metalli può essere aumentata aggiungendo metalli d'apporto della composizione chimica richiesta. Anche se ha molti vantaggi, ha avuto anche un impatto negativo sul materiale. A causa del suo effetto di riscaldamento e raffreddamento, la distribuzione non uniforme della temperatura provoca sollecitazioni residue nel materiale che è il problema principale affrontato da molte industrie anche varie ricerche condotte anche per trovare la ragione tra la formazione di sollecitazioni residue. Le sollecitazioni residue possono alterare le proprietà meccaniche del materiale inoltre peggiorano le condizioni della zona di saldatura. In questo lavoro di tesi vengono analizzate le sollecitazioni residue che si formano in materiali sia simili che dissimili. Determinare lo stress residuo in metalli dissimili è abbastanza difficile se confrontato con metalli simili a causa delle sue diverse proprietà del metallo di base. La simulazione numerica è stata eseguita con ANSYS tramite simulazione strutturale termostatica transitoria per valutare la distribuzione termica transitoria e le sollecitazioni in presenza di distribuzione della temperatura non uniforme sulla zona di fusione. Le proprietà del materiale elastico-plastico dipendenti dalla temperatura vengono adottate per simulare il processo di saldatura. L'effetto delle velocità è considerato per analizzare come la velocità della fonte di calore volumetrica gioca un ruolo importante nel ridurre o aumentare le sollecitazioni residue.