شبیه‌سازی المان محدود و صحت‌سنجی تجربی رفتار نرم‌شوندگی منطقه متاثر از حرارت آلیاژ آلومینیوم 7075 در جوش TIG

Abstract

خواص منحصربه‌فرد آلیاژهای سری 7000 آلومینیوم نظیر استحکام بالا، چگالی کم، شکل‌پذیری خوب و مقاومت به خوردگی تنشی باعث شده است تا در صنایع هوایی، خودروسازی و کشتی‌سازی موردتوجه قرار بگیرد. در این پژوهش ابتدا با استفاده از یک مدل اجزای محدود سه‌بعدی در نرم‌افزار ANSYS، انتقال حرارت حین جوشکاری TIG یک ورق آلومینیومی از جنس 7075-T6 با ضخامت 5 میلی‌متر مورد بررسی قرار گرفت و نتایج مدل با آزمایش‌های تجربی، صحه‌گذاری گردید و سپس افت سختی در منطقه متاثر از حرارت قطعه آلومینیومی با دقت بالا پیشبینی شد. برای بررسی تاثیر جوشکاری بر میزان افت سختی در منطقه متاثر از حرارت، نمونه‌های جوش داده شده مورد آزمایش میکرو سختی‌سنجی قرار گرفتند. با استفاده از نتایج مدل اجزاء محدود سینتیک فراپیری در نمونه‌های مختلف بررسی شد. نتایج بررسی‌ها نشان داد که مکانیزم‌های استحکام‌دهی این آلیاژ پیرسختی و کارسختی ناشی از نورد است. اینجا از پیرسازی طبیعی استفاده شد که نتیجه آن بازیابی سختی آلیاژ تا حدود 97 درصد سختی اولیه آلیاژ بود. به نظر می‌رسد که جوشکاری تاثیر پیری را از بین برده اما تاثیر چندانی روی کار‌سختی نداشته است. همچنین افت سختی در منطقة آنیل محلولی شده با عملیات حرارتی مناسب قابل‌جبران است، ولی در منطقة فراپیر شده قابل بازگردانی نیست.