بررسي اثر پارامترهاي ليزر ND:YAG پالسي و نيروي فشاري اعمالي به درز اتصال، بر هندسه و استحكام جوش در لوله جدار نازك فولاد زنگ نزن316L

Investigation of the Effect of ND:YAG Laser Pulse Parameters and Compressive Force Spplied to the Seam on Geometry and Strength of the Weld Joint in 316L Stainless Steel Thin-Walled Tube

به دليل اه م يت اتصال در تجه يزات تحت فشار و قابليتها ي جوش لي زر، در اين تحق يق به برر سي تجربي و تحليل پارامترهاي لي زر پالس ي بر اي جوشكاري پرداختهايم. در اين راستا فيكسچري براي AISI316L لولههاي فولادي زنگ نزن موقعيت ده ي لوله، طراحي و پس از ساخت رو ي ماشي ن ل يزر نصب گر ديد. متغ ي رهاي ورود ي شامل پارامترهاي تنظيم ي پرتو ي لي زر )شدت جريان، پهناي پالس، فركانس( ميباشند. همزمان با آنها اثر دو پارامتر ديگ ر )سرعت دوراني و ن يرو ي فشاري وارد به درز تماس دو لوله در حال جوشكاري ( ن يز بررسي شده است. متغ ي رها ي پاسخ )خروجيها( شامل عرض، عمق نفوذ و استحكام جوش تاگوچ ي جمع آوري L ميباشند. دادههاي تجرب ي با اجراي آزمايشهاي طرح 27 شدند. سپس با برازش توابع رگرسيون ي مختلف بر دادهها، رابطه بين متغ ي رها ي ورودي با هر ي ك از مشخصههاي خروج ي برقرار گر ديد. توابع مرتبه دوم به دلي ل به عنوان مدلها ي )R2adj>% كسب ض ري ب همبستگي تعدي ل يافته بالا ) 94 برتر خروجيها برگز يده شدند. بر اساس تجزيه و تحلي ل وار يانس، دو پارامتر پهناي پالس و شدت ج ريان با مجموع بي ش از 70 % مشاركت، در تغ يي ر هر سه مشخصه خروجي تاث ي ر غالب دارند. همچني ن ن يرو ي اعمال ي به درز تماس فقط بر عمق نفوذ و استحكام جوش موثر است. در بهينه سازي چند هدفه با توجه به ترت يب اه مي ت متغ ي رها ي خروج ي ) 1-استحكام، 2-عمق نفوذ 3-عرض جوش(، سطح به ينه پارامترها ي ورودي تع يين گر ديد. در پايان نمونه بهينها ي با جوشكاري لي زر ساخته شد كه در مقايسه با نمونههاي طرح آ زمايش، عمق نفوذ آن با ضخامت ديواره لوله متناسبتر، منحني مرزهاي جوش يكنواختت ر و استحكام آن به فلز پايه نز دي كت ر م يباشد.

Due to the importance of the joints in the pressurized instruments and the abilities of the laser welding in this study, the welding of AISI316L tubes have been studied and analyzed. In this regard a fixture has been drawn in order to positioning of the tubes and fixed on the welding desk. The welding input parameters includes the laser welding adjusting variables, includes (welding current, welding pulse width, and welding frequency). Moreover, the effect of the two other variables (rotating speed and the force applied to the welding seam) has also been studied. The welding output characteristics comprises the welding width, depth of penetration and welding strength. The experimental data has been collected using L27 Taguchi design. The relation between the process input variables and output characteristics has been established using different regression models. The modified second order models have been selected as the authentic representative of the process, due to the highest correlation coefficient value (R2adj>%94). Based on the analysis of variance (ANOVA) results, pulse width and welding current with 70% contribution have an influential effect on all the three response characteristics. Moreover, the seam force has only the influential effect on the depth of penetration and strength. Next, in optimization step based on the importance of the process characteristics (strength, depth of penetration, welding width), the optimized levels have been determined. At the end, the optimized condition has been conducted using laser welding, in comparison of which the samples in the design matrix, the welding depth has a close relation with the thickness of the wall, the welding boundaries smother and the strength has a close value to the base metal.