شبيه‌سازي اجزاء محدود تأثير پارامترهاي جوشكاري بر كاهش احتمال وقوع ترك گرم آلومينيوم 6061-t6

Finite element simulation of the effect of welding parameters on reducing the probability of hot cracking in aluminum 6061-t6

ترك گرم يا انجمادي يك ناپيوستگي از نوع شكست است كه حين انجماد فلز جوش يا سرد شدن آن در فلز جوش يـا در منطقه متاثر از حرارت(HAZ) رخ مي‌دهد. تنش‌هاي انقباضي و هندسه جوش از عوامل اصلي وقوع اين نوع ترك هستند. در اين مطالعه تأثير پارامترهاي جوشكاري كه روي تنش‌هاي انقباضي و هندسه جوش مؤثر هستند، روي ترك انجمادي ناشي از جوشكاري آلومينيوم 6061، با استفاده از آناليز المان محدود شبيه‌سازي شد. مدل سه‌بعدي المان محدود ترمو الاستيك پلاستيك، با استفاده از يك آلومينيوم به ضخامت 6.4 ميلي‌متر، جهت شبيه‌سازي در نرم‌افزار انسيس بسط داده شد. در اين مدل نتايج عددي و تجربي مقايسه شدند كه اين مقايسه مطابقت خوبي را نشان داد و صحت مدل تأييد شد. در اين پژوهش اثرات شدت جريان و سرعت جوشكاري در فرآيند جوشكاري قوسي با گاز محافظ (GMAW)، روي احتمال وقوع ترك انجمادي مورد بررسي قرارگرفت. شبيه‌سازي عددي نشان داد كه با افزايش شدت جريان به‌دليل ايجاد گراديان حرارتي احتمال ايجاد ترك انجمادي افزايش مي‌يابد. همچنين با كاهش سرعت جوشكاري به‌دليل ايجاد گرده جوش عريض‌تر و درنتيجه تنش‌هاي انقباضي بيشتر، احتمال ايجاد ترك انجمادي افزايش مي‌يابد.

A hot or freezing crack is a fracture discontinuity that occurs when the weld metal freezes or cools in the weld metal or in the heat-affected zone (HAZ). Shrinkage stresses and weld geometry are the main causes of this type of crack. In this study, the effect of welding parameters, which are effective on contraction stresses and welding geometry, on the freezing crack caused by aluminum 6061 welding, was simulated using finite element analysis. The 3D model of plastic thermoelastic finite element was developed using an aluminum with a thickness of 6.4 mm for simulation in Ensys software. In this model, numerical and experimental results were compared, which showed a good agreement and the accuracy of the model was confirmed. In this study, the effects of current intensity and welding speed in the gas shielded arc welding (GMAW) process on the probability of freezing cracks were investigated. Numerical simulation showed that with the increase in flow intensity due to the creation of thermal gradient, the probability of freezing crack formation increases. Also, by reducing the welding speed due to the creation of wider welding dust and as a result of higher contraction stresses, the possibility of freezing cracks increases.