تاثیر سرعت دورانی و سرعت پیشروی ابزار روی ماکزیمم دمای ایجاد شده در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در حضور و عدم حضور خنک‌کار با استفاده از آنالیز المان محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، دزفول، ایران

چکیده

با توجه به تاثیر چرخه­های گرمایی بر مناطق دورتر از ناحیه جوش و همچنین اهمیت انجام این فرایند در صنایع دریایی، بررسی گرمایی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب یک نیاز اساسی است. در این تحقیق مدلسازی گرمایی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در حضور خنک­کار و در هوا با سرعت دورانی­ها و پیشروی­های مختلف انجام پذیرفت. مقایسه بین نتایج مدلسازی و نتایج تجربی صورت گرفت که بیانگر صحت انجام مدلسازی بود. یافته­ها نشان داد که افزایش سرعت دورانی به دلیل افزایش شار گرمایی تولیدی، منجر به افزایش دما در مناطق مختلف قطعه­کار در جوشکاری در هوا و زیر آب می­شود؛ اما در جوشکاری زیر آب با توجه به جوشش آب در مناطق اطراف ابزار، افت دما در این مناطق بیشتر است و اختلاف دمای بیشتری بین دمای قطعه­کار در جوشکاری در هوا و زیر آب مشاهده می­شود. کاهش سرعت پیشروی به دلیل افزایش انباشت حرارتی، منجر به افزایش دمای قطعه­کار می­گردد که در جوشکاری در هوا نسبت به جوشکاری در زیر آب، افزایش دما چشمگیرتر است. در واقع تاثیر تغییرات سرعت پیشروی بر جوشکاری در زیرآب نسبت به هوا کمتر است.

کلیدواژه‌ها


[1]  Prasanna P., Rao S., and Mohana Rao G.K., Exprimental and numerical evalution of friction stir welds of AA6061-t6 aluminum alloy, Arpin journal of engineering and applied sciences, Vol. 6, pp. 1-18, 2010.
[2]  Song M. and Kovacevic R., Thermal modeling in a moving coordinate system and its validation, International journal of machine tools & manufacture, Vol. 43, pp. 605-615, 2003.
[3]  Colegrove P. and Shercliff H., 3-Dimensional cfd modeling of flow round a threaded friction stir welding tool profile, Journal of materials processin thechnology, Vol. 169, pp. 320-327, 2005.
[4]  Lin S. B., Zhao Y. H. and Wu L., Modeling of  Friction  Stir Welding process for tools design, Higher  Education Press and springer, pp .236-245, 2011.
[5]  Bloodworth T.,On the immersed friction stir welding of AA6061-T6, a metallurgic and mechanical compardion to friction stir weling, M.Sc Thesis , Vanderbilt university, 2009
[6]  Uyyuru R. K., Kailas S.V.  , Numerical analysis of friction stir welding process, JMEPEG, Vol. 15, pp. 505-518, 2006.
[7]  Park K., Development and analysis of ultrasonic assisted friction stir welding process, Phd Thesis, Mechanical Engineering Department, university of Michigan, 2009.
[8]  Jweeg M. J., Tolephih M. H.  and Abdul-Sattar M., Theoretical and experimental investigation of transient temperature distribution friction stir welding of AA 7020-T53, Jornal of Engineering, Vol. 6, pp. 693-709, 2012.
[9]  Selvamani S. T., Umantha K. and Palanikumar K., Heat transfer analysis during friction stir welding of Al 6061-T6 alloy, International Jornal of Engineering Research and Application, Vol. 4, pp. 1453- 1460, 2012.
[10] Prasanna P.,  Roa S., and Krishna Mohana Rao G., Finite element  modeling for maximum temperature in friction  stir welding and its validation,  Int  J Adv Monuf Technol, Vol. 51, pp. 925-933, 2012.
[11] Zhang H. J., Liu H.J. and Yu L., Effect of Water Cooling on the  performances of  Friction  Stir Welding  Heat- Zone, JMEPEG, Vol. 21, pp. 1182–1187, 2011.
[12] Liu H. J., Zhang H. J., Huang Y. X., and Yu L.,  Mechnical properties of underwater friction stir welded 2219 aluminum alloy, Trans. Nonferrous Met. Soc, Vol. 20, pp. 1387-1391, 2009.
[13] She W. K., Lei W. J.  and Wen W.,  Underwater friction stir welding of  ultrafine grained 2017 aluminum alloy, J. Cent. South Univ, Vol. 19, pp. 2081-2085, 2012.
[14] Stewart C., Feasibility of underwater friction stir weldinn of HY-80 steel, PhD Thesis , Naval postgraduate school Monterey, California, 2011.
[15] Fu R. D., Sun Z. Q., Sun R. C., Improvement of weld temperature distribution and mechanical properties of 7050 aluminum alloy butt joints by submerged friction stir welding, Materials and Design, Vol. 32, pp. 4825-4831, 2011.
[16] Zhang H. J., Liu H. J.  and Yu L.,  Thermal modeling of underwater friction stir welding of high strength aluminum alloy, Trans. Nonferrous Met. Soc., Vol. 23, pp. 1114-1122, 2013.
[17] Soudararajan V., Zekovic S.,  and  Kovacevic R., Thermo-mechanical model with adaptive boundary  conditions for friction stir welding of Al 6061, International Jornal of machine Tools & Manufacture, Vol. 45, pp.1577- 1587, 2005.
[18] Kıral B. G., Tabanoğlu M. and Serindağ H.T., Finite element  modeling of friction stir welding in Aaluminum alloys Joint, Mathematical and Computational Application, Vol. 18, pp. 122-131, 2013.
[19] Doos M., Jweeg M. J. and  Ridha S. D.,  Analysis of friction stir welds. Part I: transient thermal simulation using moving heat source, The 1stRegional Conference of Eng. Sci. NUCEJ Spacial Issue., pp. 429-437, 2008.
[20] Vepakomma K. H., Three dimensional thermal modeling of friction stir processing, MSc Thesis, department of mechanical engineering, Florida State University, 2006.