تحلیل تجربی و آماری فرآیند جوشکاری لیزر Nd:YAG پالسی برای بهینه‌سازی ابعاد اتصال در لوله جدار نازک فولاد زنگ نزن 316L

Abstract

به دلیل اهمیت کیفیت جوش در تجهیزات تحت فشار، در این تحقیق کاربرد لیزر Nd:YAG پالسی در جوشکاری لوله‌های فولادی جدارنازک AISI316L مورد مطالعه قرار گرفت. پارامترهای ورودی شامل شدت ‌جریان، پهنای پالس، فرکانس، سرعت دورانی و نیروی فشاری وارد به درز تماس دو لوله‌ی تحت جوشکاری هستند. عمق نفوذ و نسبت عمق به عرض مقطع جوش دو مشخصه خروجی در نظر گرفته شدند. رابطه بین پارامترهای ورودی و خروجی با برازش رگرسیونی توابع بر داده‌های جمع‌آوری شده از طرح آزمایش مرکب مرکزی برقرار شد. بر اساس تجزیه‌وتحلیل واریانس، تأثیر نیروی فشاری وارد به درز بر نسبت عمق به عرض جوش 5/2% و مجموع تأثیر پهنای پالس و شدت‌ جریان در تغییر هر یک از دو خروجی 84% است. کامل شدن عمق نفوذ جوش و افزایش نسبت عمق به عرض جوش دو دستاورد مرحله بهینه‌سازی هستند. در پایان با هدف ارتقاء بیشتر کیفیت اتصال، بر اساس سطح بهینه پارامترها نمونه‌هایی داخل محفظه پرشده از آرگون جوشکاری لیزر شد. با این اقدام، نسبت عمق به عرض، استحکام کششی و کرنش شکست نمونه‌های بهینه جوشکاری شده در محفظه آرگون، نسبت به نمونه‌های بهینه جوشکاری شده در شرایط معمول (حفاظت از حوضچه مذاب با نازل آرگون) به ترتیب 14%، 7% و 37% افزایش یافتند.