بررسی و بهینه سازی پارامترهای موثر بر استحکام جوش نقطه ای لیزر پالسی Nd:YAG در ورقهای فولادی با بهره از طراحی آزمایشات

محورهای موضوعی : بهینه سازی

عباسعلی حبیب اللهی ¹ ( سرپرست تولید شرکت اخوان )
نصر الله بنی مصطفی عرب ² ( عضو هیات علمی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید رجایی، تهران،ایران )
علی دهقانی ³ ( مدرس دانشگاه جامع علمی کاربردی، مرکز صنعتی ایران خودرو، تهران، ایران )
امیر علی نقی زاده ⁴ ( عضو هیات علمی گروه مهندسی مکانیک،دانشگاه آزاد اسلامی واحد سمنان، سمنان، ایران )

تاریخ دریافت : 1394/06/14 تاریخ پذیرش : 1396/03/01 تاریخ انتشار : 1396/04/01

کلید واژه: بهینه سازی, طراحی آزمایش, جوش نقطه‌ای لیزر, رویه پاسخ, استحکام جوش,

چکیده مقاله :

در این مقاله، فرآیند جوشکاری نقطه‌ای لیزر در ورق‌های فولادی زنگ نزن AISI304، که در صنایع مختلف استفاده می شود، مورد بررسی قرار گرفته است. در فرآیند جوشکاری نقطه‌ای لیزر، کیفیت اتصالات به میزان زیادی به مقادیر پارامترهای تنظیمی وابسته است. از پارامترهای تنظیمی در روش جوشکاری نقطه‌ای لیزر می‌توان به توان ماکزیمم پالس، زمان پالس و ضخامت ورق اشاره کرد که در استحکام اتصال موثر بوده و در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته‌اند. مهمترین مشخصه کیفیت جوش در این روش، استحکام کششی– برشی است که در این تحقیق به عنوان معیار ارزیابی کیفیت جوش در نظرگرفته شده است. به منظور ایجاد رابطه ریاضی دقیق بین پارامترهای ورودی و متغیر پاسخ (استحکام کششی – برشی)، از روش طراحی آزمایشات و روش تحلیل رویه پاسخ استفاده شده است. پس از طراحی و اجرای آزمایش‌ها با استناد به تحلیل واریانس، مدل ریاضی منطبق بر فرآیند واقعی بدست آمده است. همچنین اعتبار مدل پیشنهادی به کمک روش‌های آماری تایید شده است. برای طراحی آزمایشات و تحلیل نتایج، از نرم افزارMinitab16 استفاده شده است. نتایج بدست آمده از انجام آزمایشات و تحلیل آنها، نشان داد که افزایش توان ماکزیمم پالس تا 4250 وات و زمان پالس پرتو لیزری تا 5/3 میلی ثانیه، بیشترین استحکام کششی – برشی(2200 کیلوگرم) ایجاد می کنند و اثر مرتبه دوم ضخامت ورق بیشترین تاثیر منفی را در استحکام کششی – برشی اتصال دارد.

چکیده انگلیسی:

Welding plays an important role in manufacturing and it is a reliable and efficient joining process in which the coalescence of metals is achieved by fusion. Nowdays welding is as the main and most common process for joint of metals. Among the welding methods, Laser Beam Welding) has the potential of welding very small and precise components. Localized heating with solidification of the melt, makes the connection between parts. In this thesis, laser spot welding process, which is one of the varieties of LBW process, is studied. In fact the laser spot welding is a simple type of laser welding that is widely used in various industries. The low strength of joints can damage structures. Therefore it is important that the strength of the joint be estimated and optimized. In this research, investigation and optimization of the laser spot welding process using design of experiments and response surface method is considered. Three parameters (peak power, pulse duration and thickness) of the process at three levels were the input factors. Material of sheets that was used in this research is AISI 304 stainless steel. The response or output factor was tensile - shear strength. Minitab16 software was used for design of experiments and analysis of the results. Finally, results showed that increase the peak power until 4250 watt and pulse duration until 3/5 millisecond provide the most tensile - shear strength (2200 Kg), and Square of thickness has the most negative effect on tensile shear strength of the joint.