بررسی و بهینه سازی جوشکاری ترکیبی تیگ و لیزر کم توان
چکیده
جوشکاری ترکیبی لیزر – تیگ که از ممزوج شدن اشعه ی لیزر و قوس الکتریکی تیگ برای جبران معایب هر یک از فرآیندهای لیزر و تیگ بدست می آید مزایایی همچون افزایش در بازدهی، سرعت جوشکاری و عمق نفوذ اتصال، پایداری قوس، قابلیت پرکنندگی فاصله، و کاهش در عیوب متالورژیکی جوش، هزینه و پیچش قطعه در مقایسه با جوشکاری لیزر و یا جوشکاری تیگ دارا می باشد. روش های ترکیبی جوشکاری در سال های اخیر مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. در این پژوهش فولاد آلیاژی 1.4418 به ضخامت 4 میلیمتر به عنوان ماده مورد استفاده در تحقیق در نظر گرفته شده است. در آزمایشات جوشکاری لیزر nd:yag و جوشکاری تیگ پارامترهای جوش لیزر و تیگ جداگانه مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات جوشکاری ترکیبی لیزر – تیگ با لحاظ نمودن پارامترهای متغیر فرآیند بر اساس روش طراحی آزمایشات بر روی نمونه ها صورت پذیرفت. عمق نفوذ جوش، پهنای سطح جوش و مساحت ناحیه جوش به عنوان پاسخ-های خروجی طرح در نظر گرفته شده اند. مدل سازی و بهینه سازی آماری فرآیند جوشکاری ترکیبی لیزر–تیگ جهت دستیابی به جوش با عمق نفوذ کامل و کمینه ابعاد هندسی جوش در تنظیمات بهینه پارامترها صورت پذیرفت. صحه سنجی نتایج بهینه سازی با انجام آزمایش در تنظیم بهینه صورت پذیرفت. شبیه سازی فرآیند جوشکاری ترکیبی لیزر–تیگ توسط روش المان محدود به منظور تخمین توزیع حرارت و توزیع تنش های پسماند ارائه گردیده است. با مقایسه نتایج شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی اعتبار بخشی به مدل بکار رفته و صحه گذاری نتایج صورت پذیرفت. حل تحلیلی توزیع حرارت در جوشکاری ترکیبی لیزر- تیگ با استفاده از روش تحلیلی گرین انجام پذیرفت. نتایج توزیع حرارت بدست آمده از حل تحلیلی با نتایج شبیه سازی عددی مقایسه و صحه گذاری گردید. لذا به طور غیر مستقیم حل تحلیلی با نتایج آزمایشگاهی صحه گذاری گردیده است. نتایج مقایسه و صحه گذاری نشان می دهد که حل تحلیلی صورت گرفته دقت مناسبی در تخمین توزیع حرارت را داراست. جوشکاری ترکیبی لیزر-مگ با استفاده از لیزر فیبری 15 کیلووات و منبع قوس الکتریکی مگ و با لحاظ نمودن پارامترهای متغیر فرآیند بر اساس روش طراحی آزمایشات بر روی نمونه ها صورت پذیرفت. تغییرات پهنای سطح جوش به عنوان خروجی طرح و شاخصی جهت بررسی پایداری جوش لحاظ گردید. تصویر برداری توسط دوربین سرعت بالا نتایج طراحی آزمایشات را تصدیق می نماید.