شبیه سازی سیلان پلاستیک و مورفولوژی اتصال در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی غیرمشابه فولاد زنگ نزن به آلیاژ آلومینیوم

اتصالات فولادها به آلیاژهای آلومینیوم امروزه به منظور کاهش مصرف سوخت و سهولت حمل ونقل بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این اتصالات از صنایع هسته ای، هوافضا و دریایی تا صنایع خودرو و آشپزخانه استفاده می شوند. از آن جا که در تحقیقات پیشین جوشکاری های ذوبی روش های مناسبی برای این اتصالات گزارش نشده اند. ازاین رو، گرایش به سمت استفاده از روش های حالت جامد از جمله جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی افزایش یافته است. با این حال، استفاده از این روش نیاز به شناخت کافی از نحوه سیلان دو ماده، تغییرات دمایی و همچنین پیش بینی مورفولوژی اتصال دارد. در این تحقیق با استفاده از روش المان محدود مدلی حرارتی از توزیع دما ساخته شده و نتایج آن بصورت حل پیوسته با حل دینامیک سیالات محاسباتی استفاده گردید. درنتیجه سرعت سیلان ماده، نرخ کرنش و گرانروی دینامیکی در هر نقطه بدست آمد. بعلاوه، مورفولوژی اتصال با استفاده از روش سطح تراز پیش بینی گردید. نشان داده شد که سیلان مواد به شدت به دما و نرخ کرنش وابسته استاز این رو سرعت چرخشی تاثیر بسزایی در سیلان ماده دارد. بعلاوه آفست به سمت آلومینیوم خواص مورفولوژی بهتری را در منطقه اغتشاش ایجاد می نماید.

Simulation of Material Plastic Flow and Morphology During Friction Stir Welding of Stainless Steel to Aluminum Alloy Dissimilar Joint

Today, steel to aluminum joints are used to facilitate transportation and fuel consumption. These joints are applied from nuclear, aerospace and naval to automobile and kitchen industries. According to previous studies fusion welding processes are not suitable methods for these joints, solidstate welding, especially friction stir welding, is a proper way to use for these joints. However, using this method for these two metals needs adequate prediction of temperature distribution and material flow to obtain enhanced joints. In this study, a finite element method is used to predict the temperature distribution. In addition, a computational fluid dynamics solution is coupled with the thermal solution. Therefore, the flow rate, strain rate and dynamic viscosity is obtained. Also, the joint morphology is predicted using the Level Set method. It is shown the material flow depends on flow rate, strain rate and dynamic viscosity and is intensively function of rotational speed. Additionally, offset to the aluminum side improves the morphology of the stir zone.