شبیه‌سازی اجزاء محدود تأثیر منبع سردکننده دنباله‌رو بر اعوجاج ناشی از جوشکاری آلومینیوم 3105

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران.

چکیده

جوشکاری علی‌رغم کاربرد وسیع در صنعت، دارای مشکلاتی است. یکی از مشکلاتی که جوشکاری فلزات به‌دنبال دارد، اعوجاج ناشی از آن است که آلومینیوم نیز از آن مستثنی نیست. راه‌های مختلفی برای کاهش اعوجاج وجود دارد که یکی از آن‌ها استفاده از روش جدیدی به نام منبع سرد‌کننده دنباله‌رو است. در این پژوهش به بررسی تأثیر منبع سردکننده دنباله‌رو بر کاهش اعوجاج ناشی از جوشکاری پرداخته شده است. در این بررسی، ابتدا آلیاژ آلومینیوم کار شده 3105AA با روش ذوبی الکترود تنگستن با گاز محافظ آرگون جوشکاری شد. در هنگام انجام عملیات، یک منبع سردکننده از گاز آرگون برای سرد کردن سریع خط جوش تعبیه گردید و مورد استفاده قرار گرفت. سپس نمونه‌ها با استفاده از روش المان محدود سه‌بعدی با و بدون در نظر گرفتن تأثیر منبع سردکننده اعمال شده، با استفاده از نرم‌افزار انسیس شبیه‌سازی شدند تا تأثیر این روش بر اعوجاج ناشی از جوشکاری مورد بررسی قرار گیرد. مقایسه نتایج تجربی و شبیه‌سازی حاصل، همخوانی منطقی نتایج را به همراه داشته است. در نتایج حاصل مشخص شد، استفاده از منبع سردکننده دنباله‌رو در کاهش اعوجاج مفید بوده و مقدار اعوجاج ناشی از جوشکاری را تقریبا تا 40 درصد کاهش می‌دهد و باعث افزایش سختی در منطقه متأثر از حرارت جوش به مقدار 10% تا 12% می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Finite element simulation of the effect of trailing heat sink on welding induced distortion of Al 3105

نویسندگان [English]

  • Farshad Jafari Vidoji
  • Eslam Ranjbarnodeh
  • Seyyed Ehsan Mirsalehi
Department of Materials and Metallurgical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Despite its extensive applications in industries, welding has several problems. An issue in metal welding is the induced distortion and residual stresses, and aluminum is no exception. There are various ways that are used to reduce distortion, one of them is a novel method that came to be known as trailing heat sink‎ . This study addresses the effect of trailing heat sink on the reduction of welding-induced distortion during welding of Aluminum. To this end, wrought aluminum alloy AA3105was welded by TIG welding method. During the operation, a heat sink of argon was mounted for immediate cooling of the welding line. Then, the specimens were simulated in the ANSYS software package by 3D finite element method considering the effect of the applied heat sink in order to reveal the impact of this method on the reduction of welding distortion. The comparison of empirical and simulation results show reasonable agreement. It is, finally, concluded that the use of trailing heat sink is effective in reducing distortion so that it can reduce welding-induced distortion by as high as about 40 percent and also increases the hardness in the heat affected zone by 10% to 12%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Finite element method
  • Trailing Heat Sink
  • Distortion
  • Aluminum 3105
  • Effective diameter