تحلیل عددی و تجربی تاثیر پارامترهای فرآیند جوشکاری لیزری بر هندسه حوضچه جوش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشکده فنی مهندسی - دانشگاه خوارزمی - تهران - ایران

چکیده

در این پژوهش مدل اجزای محدود برای شبیه سازی جوشکاری لیزر CO2 بکار گرفته شد. برای این منظور از نرم افزار آباکوس در تحلیل های انتقال حرارت گذرا استفاده شد. ماده بکار برده شده در این تحقیق عبارت از فولاد ضدزنگ 304 AISI است که خواص حرارتی و مکانیکی آن بصورت وابسته به دما به مدل اعمال شد. در این پژوهش ابتدا مدل سه بعدی غیرخطی برای محاسبه توزیع حرارت در ناحیه ی جوشکاری و پیشگویی اندازه ی سوراخ کلید و شکل حوضچه ی جوش ارائه شد. بعد از انجام تحلیل حرارتی، مدل اجزای محدود با انجام آزمایش های تجربی صحه گذاری شد. پس از تأیید مدل، اثرات پارامترهای مختلف جوشکاری لیزر بر روی توزیع حرارت حاصل از جوشکاری بررسی شد. همچنین، تغییرات دما بر روی خط مرکزی جوش و در فواصل مشخص از خط مرکزی جوش در طول گرم و خنک شدن قطعه در طی فرآیند جوشکاری لیزری بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که برای قدرت لیزر از 50 تا 300 وات، جوشکاری از نوع هدایتی بوده و به طبع آن، عمق نفوذ کمتر از 2/0 میلی متر و شکل حوضچه جوش شبیه کره است. در حوالی توان 350 ولت، بدلیل چگالی توان بالا، جوشکاری از نوع نفوذی-هدایتی می شود که باعث افزایش حدود 4 برابری عمق نفوذ در بازه توان 350 تا 450 وات می شود. برای توان های بالاتر از 500 وات، روند افزایش عمق نفوذ کاهشی می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical and experimental analysis of laser welding process parameters on weld bead geometry

نویسنده [English]

  • Youness Javid
Faculty of Engineering, Kharazmi University, Tehran, Iran
چکیده [English]

A finite element model has been developed to simulate the laser beam welding (LBW) process, which enjoys the capabilities of ABAQUS in transient thermal analysis. The substance used in this research was AISI 304 which thermal and mechanical properties are introduced to the model as temperature dependent. At first, a non-linear three-dimensional transient thermal model is developed, which calculates the temperature distribution in the local weld area and predicts the keyhole and weld bead size and shape. After the thermal analysis, the FE model is verified through the experimental work. After validation of the model, the effect of laser welding parameters on thermal distribution has been studied. Also, temperature variation on the weld line and on some points of distinct distances from the weld line during the heating and cooling procedure of the laser welding process has been examined. Results indicate that the major laser welding parameters affecting the weld bead geometry are laser power and velocity which have direct and reverse effect on the weld bead geometry, respectively. Also, among the material properties, conductivity is the dominant parameter, affecting the result of simulation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laser welding
  • Simulation
  • Finite Element
  • Weld bead geometry