تاثیر ضریب انتقال حرارت جابجایی بر توزیع دمایی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی فلزات غیر هم جنس

در طی 20 سال گذشته فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به عنوان یک روش اتصال مقصر شناخته شده است. این روش در اتصال آلیاژهای غیر هم جنس مشکلات روش های ذوبی ها حل کرده است. انجام این فرایند در شرایط غوطه وری در سیال خنک کننده مانند آب از روش های بهبود خواص مکانیکی نهایی جوش می باشد. در این پایان نامه مدل سازی حرارتی - مکانیکی با استفاده از نرم افزار Comsol Multiphysics برای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ابتدا در شرایط نرمال و سپس در محیط آب انجام شده است. مدل حرارتی با فرض مذاب بودن منطقه جوش و جامد مانند بقیه قسمت ها حل شده و حرارت تولید شده در این فرایند ناشی از هر دو عامل اصطکاک و کار پلاستیک در نظر گرفته شده است. صحت نتایج مدل عددی با نتایج یک مدل تجربی بررسی و با دقت مناسبی تأیید شده است. علت نامتقارن بودن توزیع دمایی در دو سطح هفت جوش، محل قرارگیری آلیاژ ها در جوشکاری اصطکاکی فلزات غیر هم جنس حایز اهمیت می باشد. نتایج مدل عددی نشان می دهد در این فرایند دما در صد پیشروی جوش بیشتر از دما در صد بازگشتی می باشد. علت بالاتر بودن دمای ذوب و استحکام آلیاژ آلومینیوم نسبت آلیاژ منیزیم، در صورتی که آلومینیم در صد پیش روی قرار گیرد، حواس نهایی مطلوب تری به دست می آید. در توزیع دمایی به دست آمده دما پایین تر از دمای ذوب فلزات پایه می باشد زیرا این فرآیند، جوشکاری حالت جامد می باشد و جوش وارد ناحیه مذاب نمی شود. بیشترین دما در شرایط نرمال در صد پیشروی در لبه ناحیه هم زده شده و در حالت غوطه وری در نزدیکی سطح بالایی قطعه کار می باشد. با دور شدن از ناحیه جوش، دما در آلومینیوم کمتر از دما در منیزیم است که این موضوع به بالاتر بودن ضریب پخش حرارتی منیزیم نسبت به آلومینیوم مربوط می باشد زیرا با بالاتر بودن این ضریب، انتقال حرارت با سرعت بیشتری انجام گرفته و در زمان یکسان، دما در سایر نقاط قطعه کار در منیزیم بیشتر از آلومینیوم بالا می رود. خنک کاری حین فرایند موجب پایین آمدن دمای پیک جوشکاری و کاهش نرخ انتقال حرارت و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی نهایی جوش می شود.

Keywords:

جوشکاری اصطکاک اغتشاشی , فلزات غیر هم جنس , توزیع نمایی , انتقال حرارت , کامسول