شبیه سازی فرآیند تولید افزایشی دیوار نازک به روش جوشکاریقوس - فلز تاندم پالسی با گاز محافظ

جوشکاری قوس - فلز تاندم پالسی با گاز محافظ (TP-GMAW) یکی از روش های جوشکاری است که به دلیل بهره وری و نرخ تولید بالاتر در مقایسه با حالت تک الکترود، در صنایع سنگین کاربرد فراوانی دارد. با توجه به شرایط پیچیده جوشکاری قوسی با گاز محافظ، پتانسیل قابل توجهی برای استفاده از مدل عددی به منظور جداسازی و بررسی اهمیت هر پارامتر به صورت اختصاصی در طول فرآیند وجود دارد. در این مقاله نحوه انتقال حرارت و جریان مواد یک دیوار نازک (thin wall) با استفاده از روش تفاضل محدود (FDM) و معادلات جرم، مومنتوم و قانون بقای انرژی در یک مدل سه بعدی از جوشکاری قوسی دوتایی همراه با گاز محافظ مطالعه شده است. به کار گیری نیروی مارانگونی وابسته به دما در کنار تکنیک رهگیری سطح آزاد (VOF) منجر به تولید نسبتا دقیق شکل منطقه نفوذی در توافق با تصاویر تجربی میکروسکوپ نوری در شرایط جوشکاری شد. با توجه به اهمیت زمان تاخیر بین پاسی در حفظ دیواره و کیفیت نهایی آن سه مدل با زمان های بین پاسی مختلف توسعه داده شد. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که در حین جوشکاری، گرما از الگوی بسیار پایداری پیروی می کند، درحالیکه جریان مواد داخل حوضچه به طور مداوم در منطقه انتهایی استخر جوش تغییر کرده و عامل تعیین هندسه نهایی شکل نفوذ است. همچنین طبق یافته ها با افزایش زمان تاخیر بین پاسی ضمن فراهم کردن شرایط برای رشد دیواره، از ذوب مجدد و فروریختن (collapse) دیواره ممانعت می شود. همچنین با استفاده از این مدل، زمان بین پاسی بهینه جهت تولید دیواره با ابعاد مشخص، قابل محاسبه و بهره برداری خواهد بود.