15177

15177

مدل سازي عددي قوس و حوضچه ي جوش در فرآيند جوشكاري تركيبي Laser-GTAW

دكتري

مواد و متالورژي

آبان 1394

آبان 1394

دكتر مسعود گودرزي

دكتر سيد حسين سيدين

مواد و متالورژي

چكيده شكل خاص حوضچه¬ي جوش و سرعت بالاي جوشكاري در فرآيند جوشكاري تركيبي ليزر- قوس، آن را به گزينه¬اي مناسب براي كاربرد در صنايع كشتي سازي، خطوط لوله و هوا فضا تبديل نموده است. برهم¬كنش بين منابع قوس و ليزر باعث ايجاد مزيت¬هاي اين فرآيند نسبت به فرآيندهاي جوشكاري قوسي يا ليزر به تنهايي مي¬شود. مطالعات تجربي اخير نشان داده¬اند كه عامل اصلي اين برهم¬كنش، ورود بخارهاي فلزي از حفره¬ي سوراخ كليدي به ستون قوس مي¬باشد. بنابراين يكي از اهداف اين تحقيق، ارائه¬ي يك مدل عددي مناسب براي قوس در فرآيند جوشكاري تركيبي Nd:YAG Laser-GTAW به منظور بررسي تاثير واكنش ليزر- قوس و تاثير ورود بخارهاي فلزي به ستون قوس بر خواص قوس است. از طرف ديگر، انتقال حرارت و جريان سيال درون حوضچه¬ي مذاب، از مهمترين عوامل تاثرگذار بر شكل و ابعاد جوش و درنتيجه استحكام جوش است. به هر جهت، مطالعات عددي صورت گرفته براي شبيه¬سازي حوضچه¬ي مذاب در اين فرآيند بسيار معدود بوده و همان تعداد مطالعات معدود هم بيشتر معطوف به فولادها مي¬باشند. بنابراين يكي ديگر از اهدف اين تحقيق، مدل¬سازي عددي انتقال حرارت و جريان سيال درون حوضچه¬ي مذاب و پيش¬بيني هندسه¬ي حوضچه¬ي جوش در فرآيند جوشكاري تركيبي Nd:YAG Laser-GTAW براي آلياژ آلومنيوم AA6082 است. درنهايت، پس از تاييد مدل عددي با آزمايش¬هاي تجربي، تأثير سه پارامتر مهم جوشكاري يعني توان ليزر، شدت جريان الكتريكي و سرعت جوشكاري بر ابعاد حوضچه¬ي جوش بررسي مي-شود. نتايج مدل قوس نشان داد، ورود بخارهاي فلزي از حفره¬ي سوراخ كليدي به ستون قوس باعث تمركز شديد چگالي جريان الكتريكي و شار حرارت قوس بر دهانه¬ي حفره¬ي سوراخ كليدي مي¬شود. نتايج حاصل از مدل حوضچه¬ي جوش نشان داد، نيروهاي جريان سيال در جوشكاري تركيبي قوي¬تر از آن¬ها در جوشكاري قوسي و ليزر به تنهايي هستند. تطابق مناسب هندسه¬ي مقطع جوش عددي و تجربي نشان دهنده¬ي توانايي مناسب مدل براي پيش-بيني هندسه¬ي حوضچه¬ي جوش در محدوده¬ي شرايط جوشكاري در نظر گرفته شده، است. بعلاوه، توان ليزر تأثير بيشتري بر عمق جوش داشته و شدت جريان الكتريكي تأثير بيشتري بر پهناي جوش دارد. درحاليكه، افزايش سرعت جوشكاري باعث كاهش همزمان عمق و پهناي جوش با نرخ مشابهي مي¬شود. واژه‌هاي كليدي: مدل¬سازي عددي، جوشكاري تركيبي Nd:YAG Laser-GTAW ، حوضچه¬ي جوش، قوس، آلياژ آلومنيوم AA6082.