شبیه سازی فرآیند جوشکاری لیزر co2
چکیده
جوشکاری یک روش مطمئن و با صرفه در اتصال قطعات و سازه ها میباشد که از طریق ذوب موضعی مواد در محل جوش بوجود می آید. بین روشهای موجود برای جوشکاری، جوشکاری لیزر قابلیت جوش دادن قطعات و ساختارهای کوچک را دارا میباشد. حرارت دهی موضعی همراه با سرد شدن سریع، باعث ایجاد تنشهای پسماند در ساختار اصلی قطعه و منطقه جوش میگردد. تنشهای پسماند میتوانند باعث ایجاد اثرات زیان آوری مانند ترک های خوردگی، ترک هیدروژنی و کاهش مقاومت خستگی قطعه کار گردند. بنابراین بایستی این تنشها قبل از جوشکاری توسط روشهایی تخمین زده شوند. در این پژوهش، یک مدل اجزای محدود غیر کوپل برای شبیه سازی فرآیند جوشکاری لیزر فولاد ضدزنگ 304aisi و تخمین توزیع حرارت و توزیع تنشهای پسماند ارایه میگردد. سپس این مدل توسط کارهای تجربی پیشین اعتبارسنجی میگردد. در مرحله بعد، از نتایج توزیع حرارت گذرا برای تحلیل مکانیکی فرآیند جوشکاری لب به لب لیزری استفاده شده و توزیع تنش های پسماند بدست می آید. حرارت ورودی با توزیع گوسی توسط زیربرنامه با زبان برنامه نویسی فرترن به مدل وارد گردید. با توجه به دمای بسیار بالای فرآیند و تغییر فازهای ایجاد شده در طی فرآیند، تمامی خواص حرارتی و مکانیکی بصورت وابسته به حرارت به مدل معرفی شدند. تمامی پدیده های فیزیکی مرتبط با فرآیند جوشکاری، مثل انتقال حرارت از طریق جابجایی، تابش و هدایت در مدل ایجاد شده اعمال گردیدند. در نهایت نتایج بدست آمده برای توزیع تنشهای پسماند با نتایج پژوهشهای پیشین مقایسه گردید. تطابق خوب نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی نشان میدهد که مدل ارایه شده برای شبیه سازی فرآیند جوشکاری لب به لب لیزری مناسب میباشد. همچنین نتایج نشان میدهند که توزیع حرارت در قطعه کار وابستگی زیادی به انرژی منبع و قابلیت انتقال حرارت قطعه کار دارد.