مطالعه رفتار حرارت حاصل از اصطكاك وجريان مواد در جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي آلومينيوم AA1100

Study on Frictional Heat Behavior and Material Flow during Friction Stir Welding of AA1100 Aluminum Alloy

در اين مقاله اثرات سرعت خطي و سرعت دوراني ابزار جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي بر روي توزيع حرارت، سيلان مواد و شكل‌گيري عيوب در منطقه جوش مورد بررسي قرار گرفت. جهت شبيه‌سازي فرايند با روش ديناميك سيالات محاسباتي از مجموعه‌ي تجاري فلوينت استفاده شد. براي بالا بردن دقت شبيه‌سازي، خط جوش كه در مرز بين قطعه كارها قرار دارد، به عنوان يك سيال با رفتار شبه‌ مذاب در اطراف پين شبيه‌سازي شد. نتايج حاصل از شبيه‌سازي نشان داد كه با افزايش نسبت سرعت چرخشي به سرعت خطي ابزار، جريان مواد در جلو ابزار بيشتر مي‌شود و ابعاد منطقه اغتشاش بيشتر مي‌گردد. همچنين نتايج شبيه‌سازي نشان داد كه حداكثر درجه حرارت و جريان مواد در سمت پيشرو اتفاق مي‌افتد. براساس نتايج شبيه‌سازي مشخص شد كه توليد حرارت ناكافي سبب جريان ناكامل مواد اطراف پين مي‌شود و بدين ترتيب عيوب مختلفي در ريشه جوش شكل مي‌گيرند. نتايج حاصل از مدل توسط نتايج تجربي ساير محققين مورد تاييد قرار گرفته است. براساس پارامترهاي جوشكاري مورد بررسي، نتايج حاصل از شبيه‌سازي حداكثر نرخ كرنش محل اتصال را 1-S 4- تا 1-S 4+ پيش بيني نموده است.

In this article, effects of Friction stir welding tool rotational and traverse speeds were studied on the temperature distribution, material flow and formation of defects in the welding zone. Computational fluid dynamics method was used to simulate the process with commercial CFD Fluent 6.4 package. To enhance the accuracy of simulation in this study, the welding line that is located between two work pieces is defined with pseudo melt behavior around the FSW pin tool. Simulation results showed that with increase of FSW tool rotational speed to linear speed, the material flow in the front of the tool became more and dimensions of the stir zone were enhanced. The calculation result also shows that the maximum temperature and stir of the material occurred on the advancing side. The computed results showed that with incompetent heat generation, insufficient material flow occurred around the pin and defects formed in weld root. The computed results were in good agreement with the experimental results of other researchers. Based on the welding parameters used in this simulation, the maximum strain rate is predicted between -4(S-1) and +4(S-1) in the stir zone.