پیش بینی هندسه مقطع جوش در جوشکاری لیزر پالسی با استفاده از انواع مدل های حرارتی روی ورق های فولادی زنگ نزن

جوشکاری لیزر پالسی به دلیل تمرکز بالای انرژی، کاربردهای فراروانی در اتصال ورق های نازک دارد. در این تحقیق شبیه سازی المان محدود جوشکاری لیزر پالسی به صورت سه بعدی با نرم افزار آباکوس و به همراه انجام سه آزمایش تجربی با سطوح انرژی کم، متوسط و زیاد روی ورق های نازک فولاد زنگ نزن ۳۱۶ کم کربن انجام شده است. همچنین برای افزایش دقت شبیه سازی اتلاف گرما از طریق تشعشع، همرفت و هدایت حرارتی در نظر گرفته شده است. مدل های حرارتی مورد استفاده با توزیع شار حرارتی سطحی گوسی، توزیع شار حجمی گوسی و توزیع شار حجمی هرمی استفاده شده است. هدف دستیابی به منطبق ترین مدل حرارتی برای انجام شبیه سازی برای ورق های زنگ نزن آستنیتی نازک است. همچنین به منظور افزایش دقت تحلیل های حرارتی در تخمین ابعاد هندسه جوش، ضریب تصحیح تعریف و در روابط هر سه مدل حرارتی اعمال شده است. پس از انجام تحلیل حرارتی، ابعاد سطح مقطع هندسه جوش برای هر کدام از مدل های حرارتی ذکرشده استخراج و با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند مدل حرارتی سطحی گوسی تنها برای مواردی که سطوح انرژی کم و نفوذ سطحی باشد، دقت کافی دارد. همچنین مدل حرارتی هرمی با تغییر ضریب تصحیح، در تمامی سطوح انرژی نسبت به مدل حرارتی حجمی گوسی، تطابق بیشتری با نتایج تجربی دارد. لذا می توان مدل حرارتی هرمی را به عنوان منطبق ترین مدل در شبیه سازی فرآیند جوشکاری لیزر در ورق های فولادی نازک انتخاب نمود.

کلیدواژه ها:

Pulsed laser welding ، Thermal model ، Melt pool geometry ، Shape factor ، جوشکاری لیزر پالسی ، مدل حرارتی ، هندسه حوضچه مذاب ، ضریب اصلاح