مدلسازی حرارتی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به منظور بررسی تاثیر انتقال حرارت جابجایی محیط

چکیده در طی بیست سال گذشته، فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به عنوان یک روش اتصال موثر شناخته شده است. بویژهبرای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا این روش، مزایای بسیار زیادی نسبت به روش های ذوبی متداول دارد. علاوه بر این، اخیرا جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در شرایط غوطه وری در یک سیال خنک کننده مانند آب مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. در این پایان نامه، مدلسازی حرارتی اویلری گذرا، با استفاده از نرم افزار comsolmultiphysics برای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، انجام شده است. در این مدل با فرض میدان سرعت مفروض جهت منطقه خمیری خط جوش، و احتساب جامد ماندن بقیه قطعه کار، آنالیز انتقال حرارت در قطعه به عمل آمده است. مدل بدست آمده برای پیش بینی تغییرات دما در قطعه کاری در حین فرایند و تحت شرایط مختلف خنک کاری مورد استفاده قرار گرفته است. در این مدل، هر دو عامل اصطکاک و کار پلاستیک به عنوان منبع تولید گرما در نظر گرفته شده اند. با توجه به کانتورهای دمایی بدست آمده می توان دریافت که شرایط توزیع نامتقارن دمایی با واقعیت این نوع جوشکاری تطابق بیشتری دارد. مدل بدست آمده در دو شرایط مختلف محیطی (در هوای آرام و در زیر آب) با داده های تجربی برای آلیاژ آلومینیوم 2219 مورد راستی آزمایی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از این پایان نامه نشان داد: استفاده از مدل میدان سرعت مفروض، فرض مناسبی است. بر مبنای این نتایج، بالاترین دما در ناحیه هم زده شده حدود 430 درجه سانتیگراد می باشد. که کمتر از دمای ذوب آلومینیوم 2219 است. لذا، در این ناحیه اثری از ذوب فلز مشاهده نخواهد شد. بالاترین دمای بدست آمده در قطعه، بالاتر از دمای انحلال ذرات ناخالصی است که برای عملیات سختی کاری در آلیاژ آلومینیوم 2219 به کار می روند.این نوع جوشکاری،با توجه به کاهش نرخ انتقال دما به درون قطعه کاری باعث محدود شدن تشکیل ترکیبات بین فلزی می گردد. با وجود اینکه ماکزیمم دمای قطعه در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب پایین تر است، اما شار حرارتی بدست آمده از شانه ابزار در این حالت بالاتر است، زیرا در این حالت دمای قطعه پایین تر و لذا تنش تسلیم آن بالاتر است. می توان با استفاده از این میدان سرعت مفروض، بحث تعقیب ذره را انجام داد.جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب موجب کاهش ماکزیمم دمای قطعه کاری می شود. لیکن، این کاهش دما مقدار قابل ملاحظه ای نمی باشد.