مطالعه ی عددی انتقال حرارت و جریان سیال در طی جوشکاری لیزری و بررسی تنش های حرارتی حاصل از آن

در این پژوهش، برای شبیه سازی فرآیند جوشکاری از یک روش جدید استفاده شده است. به منظور شبیه سازی فرآیند جوشکاری و محاسبه ی میدان دما، جریان سیال، شکل و اندازه ی حوضچه ی جوش و تنش های پسماند بوجد آمده در آلیاژها، از یک مدل کوپل غیر مستقیم حرارتی الاستو- پلاستیک استفاده شده است. در ابتدا مدل سه بعدی حرارتی، به منظور بدست آوردن میدان دمای گذرا، جریان سیال و شکل و ابعاد حوضچه ی جوش در طول جوشکاری پیوسته ی لیزری بر مبنای روش حجم محدود بکار رفته است. به منظور لحاظ کردن گرمای نهان در طول پروسه ی ذوب و انجماد، از تکنیک انتالپی- تخلخل استفاده شده است. از نتایج توزیع حرارت گذرا، برای تحلیل مکانیکی فرآیند جوشکاری لب به لب لیزری بر مبنای روش المان محدود استفاده شده است. تطابق خوب بین نتایج شبیه سازی و داده های تجربی نشان می دهد که مدل بکار گرفته شده برای شبیه سازی فرآیند جوشکاری مناسب می باشد. نتایج نشان می دهند که حرارت ورودی، سرعت جوشکاری و هدایت حرارتی قطعه، اثرات قابل توجهی را بر روی شکل و ابعاد جوش و تنش های پسماند بوجود آمده دارا می باشند. اثرات نیروی شناوری بسیار ناچیز اما اثرات نیروی مارانگونی بر روی شکل و اندازه ی حوضچه ی مذاب و بزرگی تنش های پسماند قابل توجه می باشد.