22421

مدلسازي عددي توزيع دما در جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي

كارشناسي ارشد

ماشين هاي ريلي

1399/05/06

دكتر محمدرضا طلائي

راه آهن

جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي (به اختصار FSW) يك نوع جوشكاري حالت جامد است كه در بسياري از صنايع مختلف كاربرد دارد. در صنعت راه آهن يكي از كاربردهاي مهم FSW، جوشكاري بدنه قطار ها مي-باشد. عمده فرآيند FSW به دليل ايجاد حرارت از طريق اصطكاك بين ابزار و قطعه كار است كه اين پديده به عواملي ازجمله پارامترهاي فرآيند جوشكاري ازجمله سرعت چرخشي، سرعت جابه‌جايي ابزار و... وابسته است. بررسي اين پارامترها ازآن‌جهت حائز اهميت است كه حرارت لازم براي اتصال قطعات بايد در محدوده خاصي باشد كه كيفيت جوش دچار لطمه نشود؛ ازاين‌رو مطالعه بر روي توزيع دماي حرارت ايجادشده در اين فرآيند جوشكاري اهميت خود را پيدا مي‌كند. براي پيش بيني رفتار دمايي حين انجام فرايند جوش FSW مي توان از روش هاي عددي مانند روش اجزا محدود يا روش حجم محدود استفاده كرد. در اين پژوهش به بررسي اثر پارامترهاي مختلف بر گرماي ايجاد شده در جوش FSW پرداخته شده است. معادله حاكم بر انتقال گرما به دو صورت پارابوليك و هايپربوليك درنظر گرفته شده است و همچنين مطالعه¬اي برروي اتصال دو فلز ناهمجنس به روش FSW انجام شده است. روش عددي مورداستفاده در اين پژوهش روش حجم محدود است كه با كدنويسي در نرم افزار MATLAB اعمال شده است. افزايش مقادير نيروي محوري، سرعت چرخشي و شعاع ابزار باعث افزايش دما و افزايش سرعت حركت ابزار باعث كاهش دما مي شود. همچنين نتايج معادله هايپربوليك در مقايسه با پارابوليك اختلاف ناچيزي دارد. و در نهايت يك پنل كاربري براي پيش بيني دما قطعه كار حين فرآيند با قابليت تغيير پارامترهاي مختلف طراحي شده كه مي-تواند تضميني براي انتخاب پارامترهاي مختلف جوشكاري باشد.

1399/06/23

Numerical modeling of temperature distribution in Friction Stir Welding

7/28/2021 12:00:00 AM

Friction Stir Welding (FSW) is a type of solid-state welding that is used in many different industries. One of the most important applications of FSW in the railway industry is the welding of train bodies. The main process of FSW is due to the creation of heat through friction between the tool and the workpiece, which depends on factors such as the parameters of the welding process, such as rotational speed, tool displacement speed, and so on. It is important to check these parameters because the heat required to connect the parts must be within a certain range so that the welding quality is not compromised; Therefore, the study of the temperature distribution of heat generated in this welding process is important. Numerical methods such as finite element method or finite volume method can be used to predict temperature behavior during FSW welding process. In this study, the effect of different parameters on the heat generated in FSW welding has been investigated. The equation governing heat transfer is considered to be both parabolic and hyperbolic, and a study has been conducted on the connection of two Non-homogeneous metals by the FSW method. The numerical method used in this research is the finite volume method which has been applied by coding in MATLAB software. Increasing the values of axial force, rotational speed and tool radius increases the temperature and increasing the speed of the tool reduces the temperature. Also, the results of the hyperbolic equation are slightly different from the parabolic ones. Finally, a user panel is designed to predict the temperature of the workpiece during the process with the ability to change various parameters, which can be a guarantee for selecting different welding parameters.