بررسی مکانیزم ها و معیارهای پیش بینی ترک گرم در جوشکاری لیزر پالسی آلیاژهای آلومینیوم

هدف از این تحقیق، ارائه مدلی است که بتواند با تبیین رابطه بین عوامل موثر بر ترک گرم، تشکیل/عدم تشکیل ترک را در جوشکاری لیزر پالسی آلیاژهای آلومینیوم پیش بینی کند و بدین وسیله به یافتن درک بهتری از این پدیده کمک کند. بدین منظور مدلی برای پیش بینی تشکیل ترک بر اساس بقای جرم (رقابت بین نرخ کاهش حجم و نرخ برگشت مذاب) پی ریزی شد. دو منطق برای پیش بینی تشکیل ترک بکار گرفته شد. یکی بر اساس تعیین لحظه تشکیل ترک (پیدا کردن زمانی که نرخ برگشت مذاب کمتر از نرخ کاهش حجم می شود) و دیگری بر اساس مقایسه نرخ برگشت مذاب و نرخ کاهش حجم در لحظه ای که بیشترین حساسیت به ترک در آن لحظه وجود دارد. مدل بدست آمده قادر به در نظر گرفتن عوامل مکانیکی و غیرمکانیکی در تشکیل ترک است. طبق محاسبات انجام شده طول منطقه حساس به ترک و سرعت انجماد دو مشخصه غیرمکانیکی مهم هستند که تشکیل ترک را کنترل می کنند و این دو عامل با یکدیگر رابطه عکس داشته و افزایش یکی منجر به کاهش مقدار مجاز دیگری می شود. از بین عوامل مکانیکی نیز نرخ کرنش مهمترین عامل موثر در ایجاد ترک می باشد. این مدل تأثیر غلظت بر حساسیت به ترک را نیز می تواند به خوبی پیش بینی کند. همچنین این مدل روشی را برای محاسبه دو پارامتر مهم در مطالعات مربوط به ترک انجمادی یعنی کسر جامد همدوسی ( ) و کسر جامد پل زنی ( ) پیشنهاد می دهد. این مقادیر برای ریخته گری و بدست آمد که در تطابق با اندازه گیریها می باشد و برای لیزر پالسی نیز مقادیر و بدست آمد. برای ارزیابی این معیار از آزمایش هایی استفاده شد که در زمینه بررسی تأثیر دمای اولیه فلز پایه (?300، ?190- و دمای اتاق) و شکل زمانی پالس (مربعی و مثلثی) بر شدت ترک های انجمادی طراحی شده بودند. بر خلاف سایر معیارهای موجود که دارای ضعف در پیش بینی حساسیت به ترک هستند، این معیار علاوه بر پیش بینی خوب حساسیت به ترک در شرایط مختلف جوشکاری، رسیدن به درک بهتر از ترک انجمادی را ممکن می سازد و به علت سهولت استفاده از آن، در طراحی فرایند می تواند مورد استفاده قرار گیرد. در جوشکاری لیزر پالسی با شکل دهی پالس حاصلضرب سرعت انجماد در طول منطقه حساس به ترک (حد فاصل بین نقطه همدوسی و پل زنی) کمتر از مقدار بحرانی m2/s 5-10×4/3 می شود و در نتیجه ترک انجمادی تشکیل نمی شود. نتایج حاکی از آن است که معیار پیشنهادی در مقایسه با معیارهای مرسوم کارایی را بهبود بخشیده است.