بررسي پارامترهاي موثر بر دمش گاز محافظ در جوشكاري ليزر پالسي
Nd:YAG

مصطفي جوكار*,1،فرشيد مالك قايني2، محمد جواد تركمني3، حسين جغتايي4و محمد صفا عين الدين5
كارشناس ارشد، دانشگاه تربيت مدرس، گروه مهندسي مواد، تهران، ايران
استاديار، دانشگاه تربيت مدرس، گروه مهندسي مواد، تهران، ايران
دانشجوي دكتري، مركز ملي علوم و فنون ليزر ايران، تهران، ايران
كارشناس ارشد، شركت مناطق نفتخيز جنوب، اداره بازرسي فني و خوردگي فلزات، اهواز، ايران
دانشجوي كارشناسي ارشد، دانشگاه شهيد عباسپور، گروه مهندسي مكانيك، تهران، ايران
m.jokar55@gmail.com*
(تاريخ دريافت: 17/10/1391، تاريخ پذيرش:31/12/1391)

چكيده
در جوشكاري ليزري، گاز محافظ وظيفه حفاظت از لنزهاي ليزر در برابر پراكنش مذاب، حفاظت از حوضچه مذاب در برابر اتمسفر و بهبود بازده فرآيند جوشكاري را دارد. بنابراين نحوه حفاظت مناسب از حوضچه مذاب به منظور دستيابي به جوش سالم و مطمئن بسـيار مهـم اسـت. در ايـنپژوهش، اثر تغيير نرخ جريان گاز محافظ هليوم بر خواص حوضچه مذاب حاصل از جوشكاري فـولادST14 بـا اسـتفاده از ليـزر پالسـيNd:YAG بـهروش تجربي و شبيهسازي بررسي شده است. نرم افزار ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) به منظور درك بهتر اثر گاز محـافظ در جوشـكاري ليـزرياستفاده شده است. نتايج اين پژوهش نشان دهنده تأثير قابل ملاحظه گاز محافظ بر خواص جوش ليزر پالسي Nd:YAG اسـت . پـيش بينـي شـبيهسـازيبراي تشريح نتايج تجربي مورد استفاده قرار گرفت.

واژه هاي كليدي:
جوشكاري ليزري، ليزر Nd:YAG، گاز محافظ هليوم، پلاسماي جوشكاري، حوضچه مذاب، ديناميك سيالات محاسباتي

1- مقدمه
گاز محافظ يكي از عوامل موثر بر مشخصات جوش توليـدي درجوشكاري ليزري است. در جوشكاري ليزري معمولا يـك گـازمحافظ با استفاده از نازلهاي هم محور يا جـانبي بـراي بـرآوردهساختن اهداف زير به منطقه جوش دميده ميشود [1-4]:
الف-پراكنده كردن بخارات و پلاسماي تشـكيل شـده در بـالايحوضچه جوش.

ب-محافظــت از حوضــچه مــذاب و جلــوگيري از اكســايش وتشكيل آخال در فلز جوش.
ج- محافظت از لنزهاي نوري ليزر و خنك كردن آنها.
م يت وان گف ت ك ه گ از مح افظ داراي ي ك وظيف ه مك انيكي (پراكنده كـردن بخـارات و پلاسـماي تشـكيل شـده) و شـيميايي
(محافظت از حوضچه مذاب) است. مهمترين متغيرهاي مربوط به گاز محافظ كه ميتوانند بر روي مشخصات جوش تأثير بگذارند عبارتنداز:
الف- تركيب گاز محافظ. ب- نـرخ جريـان گـاز محـافظ. ت- مشخصات هندسي نازل گاز محافظ.
ت ا ب ه ح ال تحقيق ات بس ياري در زمين ه اث ر گ از مح افظ درجوشكاري ليزري انجام شده است. بـه عنـوان مثـال در تحقيقـات كه در آن ليزر با استفاده از تقويت نـور در گـاز دياكسـيدكربنتوليد شده بود، اثر تغيير نرخ جريان و زاويه نـازل بـر مشخصـاتجوش و پلاسما [5-9] بررسي و مشـاهده شـد. بـا افـزايش زاويـهنازل عمق جوش افزايش مييابد، همچنين با افزايش نرخ جريـانگاز محافظ، ضريب جذب و دماي پلاسما كاهش مييابد.
در جوشكاري ليزري عموماً از گازهاي نجيب آرگـون و هليـومبه عنوان گاز محافظ استفاده ميشود. خـواص مكـانيكي و عمـقنفوذ جوش حاصل از گاز هليوم مناسبتر از گاز آرگون است [-10 – 11]. همچنين تحقيقاتي در زمينه استفاده از گازهـاي فعـالدر تركيب گاز محافظ به منظور كاهش هزينههاي توليد و بهبـودخواص مكـانيكي انجـام شـده اسـت [10 – 11]. اسـتفاده از گـاز دياكسيدكربن به عنوان گاز محافظ، به علت ايجـاد تخلخـل درجوش موجـب افـت خـواص مكـانيكي جـوش مـيگـردد [10].
گزارش شده است كه استفاده از تركيب 50 درصد نيتـروژن بـه-علاوه50 درصد آرگون در گاز محافظ موجب ايجـاد جـوش بـاخواص مكانيكي قابل قبول ميشود، از طرفي استفاده از نيتـروژنموجب كاهش هزينههاي توليد ميگردد [11].
نرم افزار ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) ابزاري قـوي بـرايشبيهسازي سيستمهاي سيال است. به دليل پيچيدگيهاي موجـوددر واكنشهاي فيزيكي و شيميايي حاكم بـر منطقـه بـرهمكـنشبين پرتو ليزر و ابر پلاسما، تا بهحال بررسيهاي كمـي بـه منظـورشبيهسازي اثر گاز محافظ در جوشكاري ليزري انجام شده اسـت[12].
ايـن پ ژوهش متمركـز ب ر اسـتفاده از ن رم افـزارCFD ب ه منظ ور بررسي اثر گـاز محـافظ بـر نحـوه محافظـت از حوضـچه مـذاباست. همچنين نتايج تجربي حاصل از اثر تغيير نـرخ جريـان گـازمحافظ در جوشكاري فولاد كم كربن ST14 بـا اسـتفاده از ليـزرپالسي Nd:YAG بررسي شده است.
2- مواد و روش تحقيق
از ورق فولاد كم كربن با ضخامت mm 2 با تركيـب منـدرج درجدول (1) به عنوان قطعه كار جوشكاري استفاده شد.
جدول(1): تركيب شيميايي فولاد مورد استفاده (بر حسب درصد وزني)
Fe C Mn P S عنصر
پايه 0/05 0/22 0/006 0/006 درصد وزني

از دستگاه ليزر Nd:YAG پالسي، مدلIQL-10 با حداكثر توان متوسط400 وات و پالسهاي خروجي مربعي شكل به منظور جوشكاري و از يك سامانه متمركز كننده با فاصله كانوني mm 75 جهت متمركز نمودن پرتو ليزر استفاده شده است. حداقل قطر لكه ليزر قابل دستيابي در اين دستگاه ليزر 250 ميكرومتر است. از توان سنج مدل 5000W-LP و ژول سنج مدل LA300W-LP ساخت شركت OPHIR براي اندازهگيري توان و انرژي پالس ليزر استفاده شد. براي نگهداري و جلوگيري از جابجايي احتمالي نمونهها در حين جوشكاري از يك نگهدارنده مخصوص استفاده شد. همچنين يك ميز با امكان جابجايي در سه جهت Y ،X و Z با دقت mm 05/0 به منظور حركت قطعه كار با سرعت مورد نظر در زير نقطه تمركز باريكه ليزر كه ثابت است، مورد استفاده قرار گرفت. براي اندازهگيري نرخ جريان گاز از جريانسنجهاي معروف به Rotameter ساخت شركت Officine Orobiche استفاده شد. متغيرهاي جوشكاري در جدول (2) نشان داده شده است.
جدول (2): متغيرهاي جوشكاري
فركانس (Hz) عرض
پالس
(ms) توان متوسط
(W) سرعت جوشكاري
(mm/s) نرخ جريان گاز محافظ
(Lit/min) شناسه
نمونه
20 7 220 4 20 A
20 7 220 4 60 B
20 7 220 4 80 C
20 7 220 4 100 D

قبل از انجام فرآيند جوشكاري ابتدا نمونهها با سنباده شماره 180 تميز و سپس با استون شستشو شدند. به منظور بررسي تغييرات ابعادي فلز جوش، 3 نمونه متالوگرافي از سطح مقطع عرضي جوش انتخاب گرديد و از وسط خط جوش برش داده شدند.
نمونههاي انتخاب شده پس از پوليشكاري و حكاكي در محلول نايتال 3٪ با استفاده از ميكروسكوپ نوري مورد بررسي و تحليل قرار گرفتند. به منظور اندازهگيري دقيق ابعاد و مساحت ناحيه جوش از نرم افزار Image Tool استفاده شد.

2-1- روند شبيهسازي
براي مدلسازي اين فرايند از نرمافزار GAMBIT استفاده شده است. هندسه مدل مطابق با شرايط آزمايش طراحي و شبيه -سازي شده است. درشبيه سازي فرض شده كه گاز از درون يك محفظه به داخل محيط وارد، با هوا تركيب ميشود و به يك سطح برخورد ميكند. در اين پژوهش تغييرات دما و انتقال حرارت سطح بررسي نشده، از اين رو سطح مورد بررسي (سطح فلز پايه) به عنوان يك Rigid Body در نظر گرفته شده است. شرايط مرزي محفظهي گاز به اين صورت است كه محفظه از دو ديوار صلب در كنارهها و دو مرز عبور جرم در بالا و پايين، تشكيل شدهاست كه جهت حركت گاز از بالا به پايين ميباشد.
در اين پژوهش سعي شده تا تقارن نسبت به محور عمودي برقرار شود و در شبيه سازي صفحه در دو بعد، از خط استفاده شده و تعريف آن به عنوان جسم صلب صورت گرفته است. در نرم -افزارهاي المان محدود، فقط تعداد المانها، دقت نتايج را تعيين نميكند و حتي در مواردي زياد بودن تعداد المانها مشكلاتي نظير زياد شدن زمان حل و اشغال كردن حجم زيادي از رم كامپيوتر را بوچود ميآورد. به هر حال بايد سعي شود تا تعداد بهينه المان انتخاب شود. در اين بررسي مشاهده شد كه از تعداد المان حدود 12000 نتايج حاصل از شبيه سازي نسبتا مستقل از تعداد المان است. مدل طراحي شده در اين پژوهش از 12725 المان تشكيل شده است. در نرم افزار GAMBIT مرز محيط مورد نياز بايد تعريف شود كه چگونگي انجام اين عمل در
71628192281

پــــارامترگــــازجوشــــكاري ليــــزر پــــالسND:YAG
شكل (1) قابل مشاهده است.
ب راي تحلي ل از ن رماف ـزار FLUENT اسـتفاده ش ـده و ف ـرضگرديده است كه تغييرات زمان بر فرايند اثرگذار اسـت و فراينـددر يك زمان خاص مورد بررسي قرار گرفته شده است.

شكل (1): مدل شبيهسازي و مشبندي آن.

در اين پـژوهش از نـرمافـزارFLUENT بـراي بررسـي اثـر گـازمحافظ در جوشكاري ليزري اسـتفاده شـده اسـت. مـدل مـتلاطممطابق با استاندارد دو معادلهاي k-ε به شرح زيـر اسـت كـه تمـامپارامترهاي موجود در اين معادلات در جـدول (3) معرفـي شـدهاست [3]:

343666-460070

15255281001106

⎠⎦

⎠⎦

اين معادلات در مدلسازي جريان متلاطم بسيار پر كاربرد هستند. محيط جوشكاري ناحيهاي به صورت شكل (1) است.
ناحيه مورد بررسي شامل هواي آرام در دماي C° 20 و فشار 105 پاسكال است. شببيهسازي اين فرآيند بدون درنظر گرفتن منابع گرمايي و پلاسما در شرايط شبيهسازي انجام شده است.
جدول(3): پارامترهاي مورد استفاده در معادله k-ε [3]
پارامترها مقادير ثابت
K ا نرژي جنبشي متلاط C1=1/44
ε اتلاف متلاطم C2=1/92
t زمان Cµ=0/09
xi مختصات فضايي در جهتi σk=1
ui مقدار سرعت در جهتi σz=1/3
T دما Prt=0/85
ρ چگالي µ ويسكوزيته S مدول تغييرات تانسور كرنش gi شتاب جاذبه در جهتi
3- نتايج و بحث
تصاوير مقطع عرضي جوش بهدست آمده از نمونـه هـاي حاصـلاز جوشكاري با نازل هممحور با پرتو ليزر و با قطر 5 ميليمتـر درشكل (2) نمايش داده شـده اسـت. در روش جوشـكاري ليـزريمساحت و نسبت عمق به عرض مقطع عرضـي جـوش بـه ترتيـببيانگر حرارت جذب شده توسط قطعه كـار و تمركـز پرتـو ليـزراست.
شكل (3) نتايج تجربي مساحت مقطع عرضي جوش را بر حسب نرخ جريان گاز محافظ نمايش ميدهد. بر اساس نتايج تجربي، با افزايش نرخ جريان گاز محافظ، مساحت جوش (انرژي جذب شده توسط قطعه كار) حدود 59 درصد افزايش يافته و در نرخ جريان lit/min 80 به يك مقدار بيشينه ميرسد (ناحيه يك) و سپس 11 درصد كاهش مييابد (ناحيه دو).
نمودار تغييرات نسبت عمق به عرض جوش بر حسب نرخ جريان گاز محافظ در شكل (4) نشان داده شده است. مشاهده ميشود با افزايش نرخ جريان گاز محافظ، نسبت عمق به عرض جوش 33 درصد افزايش و در نرخ جريان lit/min 80 به يك مقدار بيشينه ميرسد (ناحيه يك) و سپس 10 درصد كاهش مييابد (ناحيه دو).

شكل (2): تصوير مقطع عرضي جوش در نمونههاي: الف) A (نرخ جريان
(80lit/min نرخ جريان) C (ج ،(60lit/min نرخ جريان) B (ب ،(20 lit/min .(100lit/min نرخ جريان) D (و د

شكل(3): تغييرات مساحت جوش بر حسب نرخ جريان گاز محافظ
پــــارامترگــــازجوشــــكاري ليــــزر پــــالسND:YAG

-3047-226649

بين نازل تا سطح فلز (ناحيهاي كه برهمكنش بين پرتو ليزر و ذرات گازي در آن رخ ميدهد) و نتايج تجربي مساحت مقطع عرضي جوش بر حسب نرخ جريان گاز محافظ را نمايش مي -دهد. مشاهده ميشود در نرخ جريانهاي بالاتر از lit/min 60 ناحيه برهمكنش بين پرتو ليزر و ذرات گازي كاملا توسط گاز محافظ پوشش داده ميشود.
شكل (4): تغييرات نسبت عمق به عرض جوش بر حسب نرخ جريان گاز
محافظ

در حين جوشكاري ليزري، ابر پلاسما در اثر برهمكنش بين پرتوليزر و ذرات گازي موجود (حاصل از بخارات فلز پايه و گازمحافظ) در مسير پرتو توليد ميشود. در شكل (5) تشكيل ابرپلاسما به صورت شماتيك نشان داده شده است. پلاسما بخشياز انرژي پرتو ليزر را جذب ميكند و موجب كاهش بازده
جوشكاري ميشود، از اينرو ميتوان با محاسبه درصد گاز
شكل (6): نتايج شبيهسازي درصد گاز محافظ در ناحيه برهمكنش ليزر
محافظ موجود در مسير پرتو ليزر، اثر گاز محافظ را بر انرژيبا گاز و مساحت جوش برحسب نرخ جريان گاز محافظ.
عبوري از پلاسما تخمين زد.
توزيع گاز محافظ در محيط شبيهسازي شده در نرخ جريانهاي
342671516475

2286246599

10و 60 lit/min در شكلهاي (7) و (8) نمايش داده شده است.

شكل(5): تصوير شماتيك برهمكنش پرتو ليزر با ابر پلاسما در حينجوشكاري ليزري.

شكل (6) نتايج حاصل از شبيهسازي درصد گاز محافظ در ناحيهشكل (7): توزيع گاز محافظ هليم در نرخ جريان Lit/min 10.

شكل (8): توزيع گاز محافظ هليم در نرخ جريان Lit/ min 60.

درصد گاز محافظ موجود در مسير پرتو ليزر در نرخ جريان-هاي10 و 60 lit/min به ترتيب در شكلهاي (9) و (10) نشان داده شده است. در اين نمودارها محور x و y بهترتيب معرف فاصله نازل گاز محافظ تا سطح قطعه كار و كسر حجمي گاز محافظ است. با مقايسه اين دو شكل مشاهده ميشود كه در نرخ جريان Lit/min 10 سطح قطعه كار توسط گاز محافظ پوشش داده نشده است و با فاصه از سطح نازل درصد گاز محافظ به-سرعت كاهش پيدا ميكند، بنابراين انتظار ميرود كه حفاظت از حوضچه مذاب در برابر اكسيداسيون پايين باشد. اما در نرخ جريان Lit/min 60، سطح قطعه كار به خوبي توسط گاز محافظ پوشش داده ميشود

شكل(9): درصد گاز محافظ موجود در مسير پرتو ليزر در نرخ جريان
.10 Lit/min

شكل (10): درصد گاز محافظ موجود در مسير پرتو ليزر در نرخ جريان
.60 Lit/min
در حين جوشكاري ليزري، انرژي عبوري از ابر پلاسما با استفاده از رابطه زير محاسبه ميشود [11]:
I = I0 exp(−αh) (5)
كه در آن (I(j انرژي پرتو ليزر عبوري از پلاسما، (I0(j انرژي پرتو ليزر هنگام برخورد به پلاسما، (α(1/m ضريب جذب برمشترلانگ معكوس و (h(m ارتفاع پلاسما است. مشاهده شد با افزايش نرخ جريان گاز محافظ، درصد گاز محافظ در مسير پرتو ليزر افزايش مييابد. افزايش گاز محافظ موجب كاهش چگالي و در نتيجه كاهش ضريب جذب پلاسما ميشود [9].
بنابراين ميتوان گفت در ناحيه يك از شكل (3) (تا نرخ جريان lit/min 80) افزايش نرخ جريان گاز محافظ با كاهش ضريب جذب و ارتفاع پلاسما همراه است كه به موجب آن حرارت عبوري از پلاسما افزايش مييابد. افزايش حرارت عبوري از پلاسما تا هنگامي كه منطقه برهمكنش گاز با پرتو ليزر كاملاً توسط گاز محافظ پوشش داده شود ادامه مييابد. پس از آنكه درصد گاز محافظ در منطقه برهمكنش بين پرتو ليزر و ذرات گازي به حداكثر حد ممكن رسيد، افزايش نرخ جريان گاز محافظ تأثيري بر روي حرارت عبوري از پلاسما ندارد. همان -گونه كه اشاره شد، بر اساس نتايج شبيهسازي در نرخ جريانهاي بالاتر از Lit/min 60 ناحيه برهمكنش بين پرتو ليزر و ابر پلاسما كاملا توسط گاز محافظ پوشش داده ميشود، اما بر اساس نتايج تجربي بيشترين مساحت جوش ( بيانگر حداكثر انرژي عبوري از ابر پلاسما) در نرخ جريان Lit/min 80 بهدست ميآيد. با توجه به آنكه فشار ابر پلاسما بالاتراز فشار اتمسفر است، بنابراين انتظار ميرود براي كنار زدن آن نياز به فشار و نرخ جريان گاز بيشتري باشد. از اين رو ميتوان گفت اختلاف نتايج تجربي و شبيه سازي ممكن است بهعلت ناديده گرفتن اثر برهمكنش بين پرتو ليزر با ابر پلاسما و بخارات حاصل از فلز پايه در شبيه سازي باشد. شكل (11) بردار سرعت گاز در نرخ جريان Lit/min 60 را نمايش ميدهد.

شكل (11): بردارهاي سرعت گاز در نرخ جريان 60.
Lit/min

شكلهاي (12) و (13) بهترتيب نشان دهنده تغييرات سرعت گاز محافظ بر حسب فاصله از مركز جوش در محور xها (در سطح قطعه كار) در نرخ جريان 10 و 60 lit/min است. مشاهده مي -شود حداكثر سرعت گاز در نرخ جريان 10 و 60 lit/min به ترتيب برابر 10 و 3/16 m/s است. بنابراين با افزايش نرخ جريان گاز محافظ، سرعت گاز در سطح قطعه كار افزايش مييابد.

شكل (12): تغييرات سرعت گاز محافظ بر حسب فاصله از مركز جوش در محور xها بر روي سطح قطعه كار در نرخ جريان Lit/min 10.
25909192291

پــــارامترگــــازجوشــــكاري ليــــزر پــــالسND:YAG

شكل (13): تغييرات سرعت گاز محافظ بر حسب فاصله از مركز جوش در محور xها بر روي سطح قطعه كار در نرخ جريان Lit/min 60.

شار انتقال حرارت از طريق جريان همرفتي از قانون نيوتن به -دست ميآيد [14]: (6) (∞qconv = Ah(Ts −T
كه در آن h ضريب هدايت حرارتي جريان همرفت آزاد، Ts دماي سطح جوش، ∞T دماي سيال و A مساحت سطح جوش است. ضريب انتقال حرارت همرفت به هندسه و جريان سيال خنك كننده بستگي دارد. با توجه به معادله (6) افزايش نرخ جريان گاز محافظ موجب افزايش انتقال حرارت از سطح جوش به وسيله جريان همرفت ميشود. تحقيقات انجام شده در مورد تأثير نرخ جريان گاز بر روي دماي پلاسما در جوشكاري با ليزر Nd:YAG پالسي نشان ميدهد كه با افزايش نرخ جريان گاز محافظ دماي پلاسما ابتدا ثابت مانده و در ادامه كاهش مييابد [15]، در نتيجه انرژي منتقل شده از طريق پلاسما به ديوارههاي حوضچه مذاب كاهش مييابد. بنابراين اتلاف حرارت به وسيله جريان همرفت و كاهش انرژي منتقل شده از پلاسما به جوش ميتواند دليل كاهش مساحت جوش در ناحيه دو از شكل (2) باشد.
شكل (14) ريز ساختار جوش به دست آمده از نمونههاي A (نرخ جريان lit/min 20) و C (نرخ جريان lit/min 80) را نمايش ميدهد. همانگونه كه مشاهده ميشود در هر دو نمونه فريت چند وجهي جزء سازنده فلز جوش است اما با افزايش نرخ جريان گاز محافظ ساختار جوش درشتتر شده است. اندازه متوسط دانههاي فريت چند وجهي در نمونههاي A و C به ترتيب
05/0 ±5/5 و 05/0 ±8/8 ميكرومتر است.

A
شكل(14): ريزساختار فلز جوش در نمونههاي: الف) گاز هليم با نرخ جريان lit/min 20و ب) Cگاز هليم با نرخ جريان lit/min 80.

گاز محافظ ميتواند از طريق برهمكنش با فلز جوش و تغيير حرارت اعمالي بر ريز ساختار جوش تأثير گذارد. از آنجا كه هليوم يك گاز بي اثر است، بنابراين در اين آزمايشها ريز ساختار جوش تنها متأثر از تغييرات حرارت اعمالي به جوش است. نرخ سرمايش در فلز جوش با استفاده از فرمول زير محاسبه ميشود [16].
166877110543

⎛⎜dT ⎞⎟ =⎛⎜dT ⎞⎟ ⎛⎜ dx⎞⎟ =−2πkV

(T −T0)2 (7)
⎝ dt ⎠x ⎝ dx ⎠t ⎝ dt ⎠TQ
كه در آن k ضريب هدايت حرارتي قطعه كار، V سرعت جوشكاري، 0T دماي اوليه قطعه كار و Q حرارت جذب شده توسط قطعه كار است. اگر مساحت ناحيه جوش را متناسب با حرارت جذب شده توسط فلز پايه در نظر بگيريم، بنابراين نرخ سرمايش با مساحت ناحيه جوش رابطه عكس دارد. كاهش نرخ سرمايش موجب رشد دانههاي آستنيت و متعاقب آن ريزساختار نهايي درشتتري ميشود. بنابراين افزايش نرخ جريان گاز محافظ از طريق افزايش حرارت اعمالي موجب ايجاد ساختار درشت دانهتري شده است.

4- نتيجهگيري

در اين پژوهش اثر نرخ جريان گاز محافظ هليوم بر شكل جوش حاصل از جوشكاري با ليزر پالسي Nd:YAG بررسي شد، همچنين به منظور تكميل بررسيهاي انجام شده از نرمافزار Fluent براي شبيهسازي اثر گاز محافظ هليوم مورد استفاده قرار گرفت. نتايج بهدست آمده بيانگر آن است كه: 1 – با افزايش نرخ جريان گاز محافظ هليوم، مساحت و نسبت عمق به عرض جوش ابتدا افزايش و در ادامه كاهش مييابد.
2 – بيشترين نسبت عمق به عرض جوش در نرخ جريان Lit/min
80 حاصل شد.
3 – با افزايش نرخ جريان گاز محافظ منطقه برهمكنش بين پرتو ليزر و ابر پلاسما و سطح قطعه كار محافظت بهتري ميشود. 4 – با افزايش مقدار جريان گاز محافظ، سرعت جريان گاز افزايش مييابد.

5-تشكر و قدرداني

نويسندگان اين مقاله بر خود لازم ميدانند از از تمامي مسئولين و دست اندركاران مركز ملي علوم و فنون ليزر ايران بويژه جناب آقاي علي چهرقاني بخاطر كمكها و همفكريهايشان قدرداني نمايند.

6- مراجع

L. J. Zhang, J. X. Zhang, A. Q. Duanand & S. L. Gong “Numerical and experimental study of the effect of side assisting gas during laser welding”, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., vol.14, pp.
875–890, 2006.

H.Wangy., Shi, S.Gong, & a.Duan, “Effect of assist gas flow on the gas shielding during laser deep penetration welding”, Journal of Materials Processing Technology, vol.184, pp. 379–385, 2007.

D.Grevey,P. Sallamand, E.Cicala, & S. Ignat, “Gas protection optimization during Nd: YAG laser welding”, Optics & Laser Technology, vol.37, pp.647–651, 2005.

G.Tani, A.AscariG.Campana, & A.Fortunato, “A study on shielding gas contamination in laser welding of non-ferrous alloys”, Applied Surface Science, vol.254, pp.904–907, 2007.

B.Bauer,S. Kralj, Z.Kozuh & L.Dorn, “Effects of type of shielding gas upon local mechanical properties of laser welded joint in heat-treatable steel”, Mat.-wiss. u.Werkstofftech,vol 42, No. 8, 718-726, 2011.

D.Grevey,P. Sallamand,E. Cicala, & S. Ignat, “Gas protection optimization during Nd: YAG laser welding”, Optics & Laser Technology,vol. 37, pp.647–651, 2005.

H.Wang, Y. Shi, S.Gong & A. Duan, “Effect of assist gas flow on the gas shielding during laser deep penetration welding”, Journal of Materials Processing Technology, vol.184, pp. 379–385, 2007.

L.J.Zhang, J.X. Zhang, A.Q. Duanand & S.L. Gong, “Numerical and experimental study of the effect of side assisting gas during laser welding”, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng,vol. 14, pp.
875–890, 2006.

M.Beck, P. Berger & H. Hiigel, “The effects of the use of different shielding gas mixtures in laser welding of metals”, J. Phys. D: Appl. Phys.,vol. 28, pp. 2051-2059, 1995.

0192291

پــــارامترگــــازجوشــــكاري ليــــزر پــــالسND:YAG
B.G.Chung, S.Rhee & C.H.Lee, “The effect of shielding gas types on CO2 laser tailored blank weldability of low carbon automotive galvanized steel”, Materials Science and Engineering, 272, pp. 357–362, 1999.

U.Reisgen, M. Schleser, O. Mokrov,E. Ahmed, “Shielding gas influences on laser weldability of tailored blanks of advanced automotive steels”, Applied Surface Science, vol.257, pp. 1401–1406, 2010.
G.Tani, A. Ascari, G.Campana & A. Fortunato, “A study on shielding gas contamination in laser welding of non-ferrous alloys”, Applied Surface Science, vol.254, pp.904– 907, 2007.

V.V.Semak, R.J. Steele & P.W.Fuerschbach, “Role of beam absorption in plasma during laser welding”, J. Phys. D: Appl. Phys., vol.33, pp.
1179–1185, 2000.

J.P.Holman, “Heat Transfer”, New York, McGraw-Hill, 1997.

J.Sabbaghzadeh,S.Dadras & M.J.Torkamany,” Comparision of pulsed Nd:YAG laser welding qualitative features with plasma plume thermal characteristics”, J. Phys.D, Vol. 40, pp.1047-51, .7002

S.Kou “Welding Metallurgy”, Second ed, Wiley/Interscience, New York, pp.37-60.



قیمت: تومان


پاسخ دهید