بررسی اثر شانه ابزار بر نفوذ و شروع فرآیند جوش اصطکاکی اغتشاشی به روش اجزاء محدود

چکیده جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (fsw) فرآیند‏ی حالت جامد برای اتصال قطعات است که از یک قطعه چرخان شامل پین و شانه، برای تغییر شکل پلاستیک شدید و تولید حرارت استفاده می شود. با حرکت ابزار در خط جوش ماده نرم شده، زیر آن فرج می شود و یک اتصال متالوژیکی محکم بدست می آید. از روش جوشکاری fsw ابتدا برای جوش دادن موادی مانند آلومینیم که دمای ذوب کم تری دارند استفاده شد. با پیشرفت تحقیقات به تدریج جوش دادن فولاد، فولاد ضد زنگ و تیتانیم نیز میسر شد. کیفیت و سرعت جوشکاری در این فرآیند شدیدا به هندسه ابزار وابسته است. در جهت بهبود این فرآیند و بهینه سازی ابزارها تلاش و تحقیقات زیادی انجام شده است. اما برای هر طراحی و بهینه سازی باید درک درست و کافی از نوع فرآیند، پارامترهای موثر و ارتباط این پارامترها وجود داشته باشد. در این تحقیق سعی بر آن است یکی از این موارد مشخص گردد و گام کوچکی در جهت بهبود این فرآیند که استفاده از آن روز به روز بیشتر می گردد، برداشته شود. در تقسیم بندی ورق های فلزی قابل جوش با این فرآیند، ورق های با ضخامت کمتر از 6 میلیمتر نازک، 6 تا 12 میلیمتر متوسط و بیش از 12میلیمتر ضخیم دسته بندی شده اند. بیشتر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، بر روی ورق های با ضخامت کم است و در مورد ورق های با ضخامت بیشتر تلاش کمتری دیده می شود. از آنجا که انجام کار به صورت تجربی هزینه و زمان زیادی را می طلبد، تلاش های بسیاری در جهت مدلسازی فرآیند جوش با نرم افزارهای مختلف صورت پذیرفته است که از آن جمله می توان به مدلسازی جریان حرکت ماده و همچنین مدلسازی حرارتی اشاره نمود. از این رو در این تحقیق از نرم افزار abaqus/explicit ، جهت بررسی فرآیند مورد نظر بهره گرفته می شود. در این تحقیق ابتدا کلیاتی در مورد فرآیند بیان می شود. سپس با ورود به بحث مدلسازی، مدل ها و پیش فرض ها توصیف می گردند. مدلسازی به سه مرحله تقسیم می گردد. در مرحله اول با حفظ هندسه پین استوانه ای و اندازه شعاع شانه، زاویه انحراف شانه نسبت به افق تغییر می یابد. در مرحله دوم همراه با تغییر زاویه شانه هندسه پین از استوانه ای به مخروطی تغییر می کند و کار با پین مخروطی با زوایای متفاوت ادامه می یابد. سرانجام در مرحله سوم اثر تغییر حجم درونی شانه با تخت کردن قسمت بیرونی شانه و افزایش این تخت شدگی به سمت پین، مدلسازی پایان می یابد. در انتهای تحقیق نتایج حاصل از مدلسازی بررسی و تحلیل می شود. کلمات کلیدی: 1- جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی 2- مدلسازی 3- ورق ضخیم 4-شانه ابزار