Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1398
5
1
gregorian
2019
8
1
19
8
online
1
fulltext
fa
پیشبینی هندسه مقطع جوش در جوشکاری لیزر پالسی با استفاده از انواع مدلهای حرارتی روی ورقهای فولادی زنگنزن
Prediction of Weld-Section Geometry in Pulsed Laser Welding Using Different Thermal Models for Thin Stainless Steel Sheets
<div style="text-align: justify;"><span style="font-family:iransharp;"><span style="font-size:12px;">جوشکاری لیزر پالسی بهدلیل تمرکز بالای انرژی، کاربردهای فراروانی در اتصال ورقهای نازک دارد. در این تحقیق شبیهسازی المان محدود جوشکاری لیزر پالسی بهصورت سهبُعدی با نرمافزار آباکوس و بههمراه انجام سه آزمایش تجربی با سطوح انرژی کم، متوسط و زیاد روی ورقهای نازک فولاد زنگنزن ۳۱۶ کمکربن انجام شده است. همچنین برای افزایش دقت شبیهسازی اتلاف گرما از طریق تشعشع، همرفت و هدایت حرارتی در نظر گرفته شده است. مدلهای حرارتی مورد استفاده با توزیع شار حرارتی سطحی گوسی، توزیع شار حجمی گوسی و توزیع شار حجمی هرمی استفاده شده است. هدف دستیابی به منطبقترین مدل حرارتی برای انجام شبیهسازی برای ورقهای زنگنزن آستنیتی نازک است. همچنین بهمنظور افزایش دقت تحلیلهای حرارتی در تخمین ابعاد هندسه جوش، ضریب تصحیح تعریف و در روابط هر سه مدل حرارتی اعمال شده است. پس از انجام تحلیل حرارتی، ابعاد سطح مقطع هندسه جوش برای هر کدام از مدلهای حرارتی ذکرشده استخراج و با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان میدهند مدل حرارتی سطحی گوسی تنها برای مواردی که سطوح انرژی کم و نفوذ سطحی باشد، دقت کافی دارد. همچنین مدل حرارتی هرمی با تغییر ضریب تصحیح، در تمامی سطوح انرژی نسبت به مدل حرارتی حجمی گوسی، تطابق بیشتری با نتایج تجربی دارد. لذا میتوان مدل حرارتی هرمی را بهعنوان منطبقترین مدل در شبیهسازی فرآیند جوشکاری لیزر در ورقهای فولادی نازک انتخاب نمود.<span style="font-size:10.0pt;"></span></span></span></div>
<div style="text-align: justify;">Pulsed laser welding have a wide application in welding of thin sheet because of high intensity of its localized heat source. In the current study, 3 experimental tests with low, medium, and large level of energy and also, the 3D finite element simulation of Nd:YAG pulsed laser welding in thin sheet AISI316L have been done. Thermal analyzes were done with ABAQUS software in transient heat transfer. In order to increase the accuracy of thermal model, heat losses were considered as convection, radiation, and thermal conduction. 3 thermal models with different heat flux distribution as Gaussian surface, Gaussian volume, and conical volume were used. The main aim of this study is the selection of best thermal model between 3 mentioned thermal models to estimate the melt pool geometry with high accuracy. In addition, with defining and applying the shape factor in 3 thermal models, the finite element analyses were carried out in order to enhance the precision of estimated melt pool geometry. After thermal analysis, the melt pool geometry dimensions are extracted for each of the mentioned thermal models and compared with experimental results. Results show that thermal analysis with Gaussian surface model have the melt pool geometry accurately just in welding with low energy. Also, the conical model could estimate the melt pool geometry in all levels of energy with acceptable accuracy. Therefore, the pyramidal thermal model can be selected as the most suitable model for simulating pulsed laser welding in thin steel sheets.</div>
جوشکاری لیزر پالسی, مدل حرارتی, هندسه حوضچه مذاب, ضریب اصلاح
Pulsed laser welding, Thermal model, Melt pool geometry, Shape factor
1979
1987
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-10923-2&slc_lang=fa&sid=15
A.
Torabi
امیر
ترابی
1003194753284600123635
1003194753284600123635
No
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
F.
kolahan
فرهاد
کلاهان
kolahan@um.ac.ir
1003194753284600123636
1003194753284600123636
Yes
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران