Friction Stir Welding؛ Material Flow؛ Heat Generation؛ Thermal Simulation؛ Poly methyl methacrylate (PMMA)

محورهای موضوعی : فصلنامه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک

حامد آقاجانی درازکلا ¹

1 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1395/06/06 تاریخ پذیرش : 1395/11/11 تاریخ انتشار : 1395/09/01

کلید واژه: Friction Stir Welding, Material Flow, Heat generation, Thermal Simulation, Poly methyl methacrylate (PMMA), Computational Fluid Dynamic (CFD),

چکیده مقاله :

In this study, the effects of linear and rotational speed of the friction stir welding tool was investigated on the heat generation and distribution at surface and inside of workpiece, material flow and geometry of the welding area of poly methyl methacrylate (PMMA) workpiece. The commercial CFD Fluent 6.4 software was used to simulation of the process with computational fluid dynamic technique. To increase the accuracy of simulation, weld area was modeled as a non-Newtonian fluid with pseudo melt behavior around tool pin. The results of the simulation showed at the higher the proportion of rotational speed to linear speed, the material flow in front of the tool and the welding region became bigger. The maximum temperature and turbulence generated heat and material flow were observed at the advancing side. The simulation results were showed acceptable agreement with experimental results. Based on the studied parameters, the maximum generated heat was of 115° C, the maximum material velocity was 0.24 m/s around tool shoulder and maximum pressure on the workpiece was predicted 9 MPa.

چکیده انگلیسی:

  در این پژوهش اثرات سرعت خطی و سرعت دورانی ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی توزیع و تولید حرارت در سطح و درون اتصال، سیلان مواد و هندسه‌ی محل اغتشاش پلی متیل متاکریلات (PMMA)، مورد مطالعه قرار گرفت. به‌منظور شبیه‌سازی فرآیند از روش دینامیک سیالات محاسباتی از مجموعه نرم افزار تجاری CFD Fluent 6.4 استفاده شد. برای بالا بردن دقت شبیه‌سازی، خط جوش که در مرز بین قطعه‌کارها قرار داشت، به عنوان یک سیال غیر نیوتنی با رفتار شبه‌مذاب در اطراف پین ابزار مدل سازی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش نسبت سرعت چرخشی به سرعت خطی ابزار، جریان مواد در جلو ابزار اندکی بیشتر می‌شود و ابعاد منطقه اغتشاش بزرگتر می‌گردد. بیشینه درجه حرارت تولید شده و اغتشاش مواد در سمت پیشرو اتصال مشاهده شد. نتایج حاصل از این مدل توسط نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفت و تطابق قابل قبولی با آنها داشت. براساس پارامترهای جوشکاری مورد بررسی، حداکثر حرارت تولید شده 115 درجه سانتیگراد، بیشینه سرعت جابجایی مواد 24/0 متر بر ثانیه در شانه ابزار و بیشینه فشار ایجاد شده بر روی سیال 9 مگاپاسکال در محل اتصال پیش بینی شد.