شبیه سازی المان محدود جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی و تاثیر پارامترهای موثر بر آن در آلیاژ 6061 آلومینیوم

نویسندگان

دانشگاه سمنان

چکیده

فرایند جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی (FSW) یک فرایند جوشکاری در حالت جامدمی باشد که در آن حرارت به وسیله اصطکاک ایجاد شده، بین ابزار جوشکاری و قطعه کار ایجاد می‌شود. مقدار حرارت ایجاد شده به طور مستقیم بر ساختار متالورژیکی، کیفیت جوش، تنش باقیمانده و اعوجاج ناشی از حرارت در قطعه، اثرگذار است.موفقیت این فرایند جوشکاری در گرو کنترل مناسب دمای ماکزیمم در طول فرایند جوشکاری می باشد. امروزه حل عددی این فرایند می تواند کمکی باشد برای پیش بینی، فهم فرایند، آنالیز ریز ساختار، تنش باقیمانده و همچنین کنترل فرایند، بویژه فرایند رباتیک FSW که پیش بینی دما بسیار پر اهمیت و سودمند است. هدف از این پژوهش، مطالعه و پیش بینی میزان حرارت لحظه ای ایجاد شده در یک صفحه آلومینیوم آلیاژی جوش شده به روش FSW می باشد. به این منظور یک مدل سه بعدی به روش اجزا محدود با استفاده از نرم افزار LS-Dyna بسط داده شد و سیکل های حرارتی که در طول جوشکاری بر روی آلیاژ 6061 آلومینیوم ایجاد شده بدست آمد. پارامترهای مورد بررسی در این پژوهش شامل پارامترهای فرایند مانند سرعت خطی حرکت و سرعت چرخش پین بوده است. در نهایت نتایج حاصل از حل عددی با نتایج عملی مقایسه و تصدیق گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

FINITE ELEMENT SIMULATIONS OF HEAT TRANSFER IN FRICTION STIR WELDING OF AL 6061

نویسندگان [English]

  • abbas Honarbakhsh Raouf
  • ehsan Gharibshahiyan
semnan
چکیده [English]

Friction stir welding (FSW) is a process in the solid state in which heat is generated due to friction between welding tool and work piece. FSW has extensive effect on the microstructure, weld quality, and mechanical properties. The purpose of this investigation is to study and to predict the heat generated in Aluminum alloy plates welded by FSW method. A three dimensional model was developed by LS-Dyna software, using finite element method. An appropriate heating cycle has been proposed for aluminum 6061 alloy. The investigated parameters in this study were linear velocity and rotational velocity. Finally, results from numerical and experimental data was compared and verified.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction stir welding (FSW)
  • Aluminum Alloy 6061
  • Finite element analysis
  • Process Parameters
 

1. Dongun Kima, Harsha Badarinarayanb, Ji Hoon Kimc, Chongmin Kimd, Kazutaka Okamotoe, R.H. Wagonerc and Kwansoo Chunga, European Journal of Mechanics - A/Solids Volume 29, Issue 2, March-April 2010, pp 204-215.

2. Chiumenti, M., Cervera, M., Agelet de Saracibar, C. and Dialami, N., 2012, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Accepted manuscript.

3. Buffa, G., Ducato, A. and Fratini, L. Finite Elements in Analysis and Design 47 (2011) 470–476.

4. Ji, S.D., Shi, Q.Y, Zhang, L.G., Zou, A.L., Gao, S.S.,and Zan, L.V. Computational Materials Science 63 (2012) 218–226.

5. Heurtier. P, Desrayaud. C, Montheillet. F, 2002, '' A thermomechanical Analysis of the Friction Stir Welding Process'', Materials Science Forum. pp 1537-1542.  

6. Chao, Yuh J., Qi, Xinhai, 1998, '' Thermal and Thermo-mechanical Modeling of Friction Stir Welding of Aluminum Alloy 6061-T6'', Journal of Materials Processing and Manufacturing Science, pp 215-233.

7. Zhu, X.K., Chao, Y.J., 2002, '' Effects of Temperature-Dependent Material Properties on Welding Simulation '', Computers & Structures, pp 967-976.

8. Song. Mingde, Kovacevic. Radovan, Ouyang. Jiahu, Valant. Mike, 2002, '' A Detailed Three-Dimensional Transient Heat Transfer Model for Friction Stir Welding'' 6th International Trends in Welding Research Conference, pp 212-217.

9. Raikoty.Harsha, Ahmed.Ikram, Talia. Geroge E, 2005, '' High Speed Friction Stir Welding: A computational and Experimental Study'', Proceedings of the ASME Summer Heat Transfer Conference 2005, pp 431-436.

10. Khandkar. Mir Zahedul H, 2005, '' Thermo-mechanical Modeling of Friction Stir Welding'', PhD Dissertation, University of South Carolina.

11. Handbook of Aluminum, 1970 (Alcan Aluminum Corporation).

12. Khandkar. MirZahedul H, Khan. Jamil A, Reynolds. Anthony P, ''Thermal Model of Friction Stir Welding of Al-6061'', Trends in welding research, Proccedings of the 6th International Conference, Callaway Gardens Resort, Phoenix, Arizona, pp218-223.

13. Khandkar. MirZahedul H, Khan. Jamil A, 2001, '' Thermal Modeling of overlap Friction Stir Welding for Al-Alloys'', Journal of Materials Processing and Manufacturing Science.

14. Russell.M.J, Shereliff.H.R, Threadgill.P.L, 2001, ''Development and Application of an Analtical Process Model for Friction Stir Welding'', pp 225-237.

15. LS-DYNA Keyword Manual, www.lstc.com

16. Chen, C., and Kovacevic, R., Journal of Mechanical Engineering Science 218(2004) 509-519.