بررسی تجربی و عددی فرآیند جوشکاری لیزری فولاد St12 و پلی کربنات

جوشکاری لیزری روشی نوین به منظور اتصال مستقیم فلزها و پلیمرها می باشد که منجر به ایجاد نوعی پیوند فیزیکی و شیمیایی بین فلز و پلیمر می گردد. در این پژوهش امکان اتصال غیرمشابه st12 و پلی کربنات از نظر تئوری بررسی شده است. سپس به کمک لیزر nd:yag جوشکاری st12 و پلی کربنات انجام شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان دهنده ایجاد اتصال بین st12 و پلی کربنات می باشد. به منظور آنالیز حرارتی و مکانیکی فرآیند جوشکاری، مدل اجزاء محدود قطعات به کمک نرم افزار آباکوس ایجاد شده است. همچنین از مدل منبع حرارتی cin به منظور توصیف توزیع توان لیزر استفاده شده و نرم افزار فورترن به منظور توصیف مدل حرارتی در شبیه سازی جوشکاری به کار گرفته شده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی نشان می دهد مدل اجزاء محدود قادر به پیش بینی پهنای جوش می باشد بنابراین صحت نتایج مدل اجزاء محدود تایید شده و مدل اجزاء محدود به منظور پیش بینی تنش های پسماند به کارگرفته شده است. نتایج نشان می دهد ایجاد اتصال سبب تنش های پسماند کششی روی سطح فلز و تنش های پسماند فشاری روی سطح پلیمر می گردد.

Experimental and Numerical Investigation of Laser Assisted PC to Polycarbonate Welding

Laser welding is a novel method for direct joining of metals and polymers, which leads to a mechanical and chemical bond between metal and polymer. In this study, feasibility of dissimilar joining between St12 and polycarbonate is studied theoretically. Then, the ND: YAG laser is implemented to join St12 and Polycarbonate. Empirical results indicate creation of a joint between St12 and polycarbonate. In order to conduct thermomechanical analysis of the welding process, the finite element model has been developed by Abaqus software. In addition, the cylindricalinvolutionnormal (CIN) heat source model was used to describe the laser power distribution and FORTRAN software has been used to define the thermal model in welding simulation. Comparison of experimental and simulation results shows that the finite element model is capable of predicting weld width, and therefore the results of the finite element model are verified. Therefore, the finite element model is used to predict residual stresses. The results disclose that dissimilar bonding creates residual tension stresses on the metal surface and compressive residual stresses on the polymer surface.