شبیه سازی فرآیند جوش اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای به روش ALE در آباکوس(FSW Spot Welding)

در این ویدئو به شبیه سازی قدم به قدم فرآیند جوش اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای به روش ALE در آباکوس(FSW Spot Welding) در نرم افزار آباکوس بر روی یک ورق آلومینیومی پرداخته ایم.جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی شامل حرکت پیچیده مواد و تغییر شکل پلاستیک می‌باشد. پارامترهای جوشکاری، هندسه ابزار و طراحی اتصال تأثیرات مهمی را روی الگوی جریان مواد، توزیع حرارت و در نهایت بر روی تکامل ساختاری مواد می‌گذارد. در حالت کلی متغییرهای فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی عبارتند از: سرعت دورانی ابزار، سرعت پیشروی ابزار، فشار عمودی از جانب ابزار به قطعه کار، ضخامت قطعه کار، ابزار (ابعاد، شکل هندسی، جنس ابزار و جنس پوشش سطح ابزار) زاویه ابزار با خط عمود بر سطح قطعه (زاویه انحراف)، نحوه مهار قطعه و نیروی مهار کننده. در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی حرکت دورانی ابزار و اصطکاک آن با قطعه کار سبب تولید حرارت، افت استحکام و افزایش شکل‌پذیری مواد اطراف پین شده و حرکت انتقالی سبب جابجایی مواد از جلوی ابزار به پشت آن و اتصال دهی می‌شود؛ بنابراین حرارت در این فرآیند نقش مهمی ایفا می‌کند و پارامترهایی نظیر سرعت دورانی، سرعت پیشروی ابزار، هندسه ابزار و متغییرهای دیگری از این دست، همگی به نحوی در کنترل میزان حرارت ورودی و به تبع آن نحوه اغتشاش و الگوی جریان ماده، تکامل ریزساختار و در نهایت کیفیت جوش حاصل، اثر بسزایی دارند.

در این آنالیز به مدلسازی جوش نقطه ای در یک ورق آلمینیومی پرداخته ایم که ورق و ابزار به صورت سه بعدی مدل و برای متریال از ماده آلومینیوم و خواص وابسته حرارت استفاده شده است. برای مدلسازی از یک استپ dynamic explicit به جای Temp-dynamic explicit استفاده شده است. با استفاده از این استپ می توان تحلیل تنش و میزان آن را بین دو قطعه بدست آورد و همچنین با ایجاد تنظیماتی می توان ترم دما را نیز در محیط نتایج مشاهده کرد. استفاده از استپ Temp-dynamic explicit می تواند نتایج بهتری را فرآهم کند اما با توجه به زمانبر بودن و نیاز به کامپیوتر قوی عملا از انجام آن عاجز خواهیم بود. در تحلیل اکسپلیست برای سرعت دهی به آنالیز از مقیاس دهی جرم به صورت ضریب فاکتور و همچنین تعیین مینیمم تایم بهره برده شده است.

نکته حائز اهمیت در این آنالیز استفاده از تکنیک ALE  یا Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) adaptive meshing می باشد که به مش اجازه بهبود کیفیت در طول آنالیز با استفاده از پارامترهای تعیین شده را می دهد. این معیار مانع از واپیچش المان ها شده و سبب می گردد مساله و تحلیل تا کامل شدن آن پیشروی نماید ، از طرفی این تکنیک باعث افزایش هزینه زمانی مساله می گردد ،لذا نیاز است که مقدار مناسبی برای مش بندی مجدد در این آنالیز به ناحیه تحت تاثیر پین ابزار اختصاص داده شود.

تماس بین ابزار و سطح ورق آلومینیومی به صورت سطح به سطح با خواص اصطکاک،تماس سخت در جهت عمودی و همچنین تولید حرارت تعریف شده است. در محیط بارگذاری شرط مرزی مناسب به قطعه اعمال و ابزار در استپ دینامیکی تعریف شده دارای جابه جایی در راستای عمود بر ورق و همچنین سرعت دورانی بوده ، شرط دمای اولیه نیز به هر دو جسم اختصاص داده شده است. استفاده از مش ریز نیز در این آنالیز به بهبود نتایج کمک بسیاری می کند.

در طول آنالیز و با پیشرفت آن به خوبی می توان نفوذ ابزار در قطعه آلومینیومی را مشاهده کرد. با حرکت خطی و دورانی ابزار و نفوذ در قطعه می توان توزیع تنش بوجود آمده به همراه میزان تغییر دما در قطعه ، مخصوصا در ناحیه تماس که تقریبا دمای ذوب می باشد را مشاهده نمود. در شکل های زیر تعدادی از نتایج این آنالیز آورده شده است.تصویر اول مربوط به مقاله ای بوده که به صورت تجربی کار شده و سایر تصاویر خروجی ها نرم افزاری می باشند.

برای تهیه فایل ها می توانید روی گزینه خرید کلیک کنید.

هزینه تهیه فایل ویدئویی فارسی مرحله به مرحله به همراه فایل های نرم افزاری ۵۷۵۰۰ تومان می باشد.