تاثیر پارامترهای FSW بر تنش های پسماند در آلیاژ آلومینیوم با استفاده از المان محدود

هدف از این مطالعه، بررسی پارامتر های موثر بر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی(FSW) آلیاژ آلومینیوم، مبتنی بر تحقیقات پیشین، روش عددی و تحلیل المان محدود می باشد. در این مطالعه، جوشکاری FSW توسط روش کوپل متوالی در نرم افزار ABAQUS شبیه سازی گردیده و از کدنویسی زیرروال DFLUX برای اعمال شار حرارتی استفاده شد. در نهایت تنش های پسماند ناشی از جوشکاری استخراج شد. همچنین پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی توسط روش های المان محدود و تحقیقات سایرین مورد بررسی قرار گرفتند. جنس قطعات تحلیلی از آلیاژ آلومینیوم ۶۰۶۱ بود. گرمای حاصل از جوشکاری FSW در این مطالعه، حاصل از گرمای تولید شده ناشی از اصطکاک شانه ابزار با سطح قطعه، گردش پین در داخل مواد و جریان مواد در ناحیه جوشکاری است. پارامتر های مورد بررسی در این تحقیق، سرعت چرخشی ابزار، سرعت جوشکاری، نیروی محوری ابزار، قطر پین و جنس ابزار بوده و تاثیر آن ها بر کیفیت جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و تنش های پسماند مورد بررسی قرار گرفته است. در مجموع، ۹ حالت مختلف شامل ترکیب هایی از پارامترهای کلیدی نظیر نیروی محوری ابزار (۳۰۰۰ و ۴۰۰۰ نیوتن)، سرعت جوشکاری (۸۰ تا ۱۵۰ میلی متر بر دقیقه)، سرعت چرخش ابزار (۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ دور بر دقیقه) و قطر پین (۴ و ۶ میلی متر) مدل سازی شدند. نتایج نشان داد که افزایش نیروی محوری ابزار از ۳۰۰۰ به ۴۰۰۰ نیوتن منجر به افزایش ۶۶ درصدی تنش پسماند گردید. همچنین، با افزایش سرعت جوشکاری به میزان ۵۰ میلی متر بر دقیقه، تنش پسماند حدود ۳۱ درصد افزایش یافت. سرعت چرخش ابزار نیز با افزایش۱۰۰ دور بر دقیقه، باعث رشد ۱۷ درصدی تنش های پسماند شد. توزیع تنش های پسماند به صورت کششی و با شدت حداکثر تا حدود ۹۶ درصد تنش تسلیم ماده پایه در ناحیه جوش مشاهده گردید. این مدل عددی قابلیت پیش بینی رفتار تنش پسماند را پیش از اجرای فرآیند واقعی دارا بوده و می تواند در بهینه سازی پارامترهای FSW در کاربردهای صنعتی و فضایی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

جوشکاری ، اصطکاکی اغتشاشی ، تنش پسماند ، المان محدود