تحلیل عددی و تجربی تاثیر پارامترهای فرآیند جوشکاری لیزری بر هندسه حوضچه جوش

در این پژوهش مدل اجزای محدود برای شبیه سازی جوشکاری لیزر CO2 بکار گرفته شد. برای این منظور از نرم افزار آباکوس در تحلیل های انتقال حرارت گذرا استفاده شد. ماده بکار برده شده در این تحقیق عبارت از فولاد ضدزنگ 304 AISI است که خواص حرارتی و مکانیکی آن بصورت وابسته به دما به مدل اعمال شد. در این پژوهش ابتدا مدل سه بعدی غیرخطی برای محاسبه توزیع حرارت در ناحیه ی جوشکاری و پیشگویی اندازه ی سوراخ کلید و شکل حوضچه ی جوش ارائه شد. بعد از انجام تحلیل حرارتی، مدل اجزای محدود با انجام آزمایش های تجربی صحه گذاری شد. پس از تایید مدل، اثرات پارامترهای مختلف جوشکاری لیزر بر روی توزیع حرارت حاصل از جوشکاری بررسی شد. همچنین، تغییرات دما بر روی خط مرکزی جوش و در فواصل مشخص از خط مرکزی جوش در طول گرم و خنک شدن قطعه در طی فرآیند جوشکاری لیزری بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که برای قدرت لیزر از 50 تا 300 وات، جوشکاری از نوع هدایتی بوده و به طبع آن، عمق نفوذ کمتر از 2/0 میلی متر و شکل حوضچه جوش شبیه کره است. در حوالی توان 350 ولت، بدلیل چگالی توان بالا، جوشکاری از نوع نفوذی-هدایتی می شود که باعث افزایش حدود 4 برابری عمق نفوذ در بازه توان 350 تا 450 وات می شود. برای توان های بالاتر از 500 وات، روند افزایش عمق نفوذ کاهشی می شود.