تحلیل تجربی و آماری فرآیند جوشکاری لیزر nd:yag پالسی برای بهینه‌سازی ابعاد اتصال در لوله جدار نازک فولاد زنگ نزن 316l

به دلیل اهمیت کیفیت جوش در تجهیزات تحت فشار، در این تحقیق کاربرد لیزر nd:yag پالسی در جوشکاری لوله‌های فولادی جدارنازک aisi316l مورد مطالعه قرار گرفت. پارامترهای ورودی شامل شدت ‌جریان، پهنای پالس، فرکانس، سرعت دورانی و نیروی فشاری وارد به درز تماس دو لوله‌ی تحت جوشکاری هستند. عمق نفوذ و نسبت عمق به عرض مقطع جوش دو مشخصه خروجی در نظر گرفته شدند. رابطه بین پارامترهای ورودی و خروجی با برازش رگرسیونی توابع بر داده‌های جمع‌آوری شده از طرح آزمایش مرکب مرکزی برقرار شد. بر اساس تجزیه‌وتحلیل واریانس، تاثیر نیروی فشاری وارد به درز بر نسبت عمق به عرض جوش 2.5% و مجموع تاثیر پهنای پالس و شدت‌ جریان در تغییر هر یک از دو خروجی 84% است. کامل شدن عمق نفوذ جوش و افزایش نسبت عمق به عرض جوش دو دستاورد مرحله بهینه‌سازی هستند. در پایان با هدف ارتقاء بیشتر کیفیت اتصال، بر اساس سطح بهینه پارامترها نمونه‌هایی داخل محفظه پرشده از آرگون جوشکاری لیزر شد. با این اقدام، نسبت عمق به عرض، استحکام کششی و کرنش شکست نمونه‌های بهینه جوشکاری شده در محفظه آرگون، نسبت به نمونه‌های بهینه جوشکاری شده در شرایط معمول (حفاظت از حوضچه مذاب با نازل آرگون) به ترتیب 14%، 7% و 37% افزایش یافتند.

experimental and statistical analysis of pulsed nd:yag laser welding process for dimension optimization of connection in the aisi 316l stainless steel thin-walled tube

due to the importance of the weld quality in pressurized equipment, this research investigates the application of nd:yag pulse laser in welding of thin-walled aisi316l steel pipes. the input parameters include current intensity, pulse width, frequency, rotational speed, and compressive force applied to the seam of the two tubes being welded. depth of weld penetration and the weld depth-to-width ratio (aspect ratio) were selected as two output characteristics. the relationship between input and output parameters was obtained by fitting regration functions on the data of central composite design (ccd) of experiments. according to the analysis of variance, the influence of the ratio of compressive force applied to the weld seam to the aspect ratio is 2.5%, and total influence of pulse width and the current on each of the two outputs is 84%. completion of the depth of penetration and increasing of the weld aspect ratio are two main findings of the optimization process. in the end, to improve the joint quality, based on the optimal level of the parameters, samples were laser-welded in a chamber filled with argon. with this regard, aspect ratio, tensile strength, and failure strain at the samples manufactured by optimum parameters in argon chamber, were improved by 14%, 7%, and 37% compared to samples in normal condition (protection of the molten pool with an argon nozzle), respectively.