بررسی عددی جریان مذاب و عمق نفوذ HAZ در فرآیند جوشکاری لیزر ورق از جنس آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V

Abstract

در این مقاله توزیع دما، جریان مذاب و عمق نفوذ منطقه متأثر از حرارت در فرآیند جوشکاری لیزر آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V در ورق‌های به ضخامت 7/1 میلی‌متر بررسی شده است. به علت هزینه بالای آزمایش‌های مربوط به جوشکاری لیزر، از روش حجم محدود به منظور پیش‌بینی رفتار جوش روی قطعه استفاده می‌گردد. شبیه‌سازی، یکی از روش‌های کاهش هزینه و یافتن تنظیمات بهینه می‌باشد. برای شبیه‌سازی از روش حجم محدود سیال و از نرم‌افزار اپن فوم استفاده است. برای صحه‌گذاری روش پیشنهادی، از نتایج تجربی حاصل شده در زمینه شکل هندسی جوش و توزیع دمای ناشی از فرآیند جوش استفاده می‌شود. شبیه‌سازی فرآیند مذکور با در نظر گرفتن نیروهای شناوری و مارانگونی و فرضیات بوزینسک انجام می پذیرد. خواص ترمودینامیکی مستقل از دما و خواص مکانیکی آلیاژ با منبع حرارت گوسین در نظر گرفته شده است. نتایج عددی و تجربی تطابق خوبی با یکدیگر داشته و مدل شبیه‌سازی شده برای این نوع فرآیند جوشکاری، پیش‌بینی خوبی از توزیع دما، جریان مذاب و همینطور عمق نفوذ مذاب در قسمت‌های مختلف قطعه را ارائه می‌دهد. برای همین مدل شبیه‌سازی شده قابل استفاده در طراحی و ارزیابی پارامترهای مختلف جوشکاری قطعات می‌باشد.