علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

تأثیر پارامترهای FSW بر تنش‌های پسماند در آلیاژ آلومینیوم با استفاده از المان محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه پژوهشی مهندسی سامانه های حمل و نقل فضایی، پژوهشکده حمل و نقل فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران
2 پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل، تهران، ایران
3 پژوهشکده سامانه های حمل و نقل، پژوهشگاه فضایی ایران
چکیده
هدف از این مطالعه، بررسی پارامتر‌های مؤثر بر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی(FSW) آلیاژ آلومینیوم، مبتنی بر تحقیقات پیشین، روش عددی و تحلیل المان محدود می‌باشد. 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 تنش‌های پسماند ناشی از جوشکاری استخراج شد. همچنین پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی توسط روش‌های المان محدود و تحقیقات سایرین مورد بررسی قرار گرفتند. جنس قطعات تحلیلی از آلیاژ آلومینیوم 6061 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. پارامتر‌های مورد بررسی در این تحقیق، سرعت چرخشی ابزار، سرعت جوشکاری، نیروی محوری ابزار، قطر پین و جنس ابزار بوده و تأثیر آن‌ها بر کیفیت جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و تنش‌های پسماند مورد بررسی قرار گرفته است. در مجموع، 9 حالت مختلف شامل ترکیب‌هایی از پارامترهای کلیدی نظیر نیروی محوری ابزار (3000 و 4000 نیوتن)، سرعت جوشکاری (80 تا 150 میلی‌متر بر دقیقه)، سرعت چرخش ابزار (1000 تا 1200 دور بر دقیقه) و قطر پین (4 و 6 میلی‌متر) مدل‌سازی شدند. نتایج نشان داد که افزایش نیروی محوری ابزار از 3000 به 4000 نیوتن منجر به افزایش 66 درصدی تنش پسماند گردید. همچنین، با افزایش سرعت جوشکاری به میزان 50 میلی‌متر بر دقیقه، تنش پسماند حدود 31 درصد افزایش یافت. سرعت چرخش ابزار نیز با افزایش100 دور بر دقیقه، باعث رشد 17 درصدی تنش‌های پسماند شد. توزیع تنش‌های پسماند به‌صورت کششی و با شدت حداکثر تا حدود 96 درصد تنش تسلیم ماده پایه در ناحیه جوش مشاهده گردید. این مدل عددی قابلیت پیش‌بینی رفتار تنش پسماند را پیش از اجرای فرآیند واقعی دارا بوده و می‌تواند در بهینه‌سازی پارامترهای FSW در کاربردهای صنعتی و فضایی مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 شهریور 1404

  • تاریخ دریافت 29 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 27 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 18 مرداد 1404