تحلیل حرارتی جوشکاری لیزر در اتصال فولاد زنگ‌نزن با فولاد کم‌کربن با استفاده از روش المان محدود

جوشکاری با پرتولیزر، یکی از فرآیندهای تولیدی مهم برای اتصال ورق ها در صنعت خودروسازی است. در این پژوهش برای نخستین بار فرآیند جوشکاری لیزر پالسی اتصال غیرهم جنس فولاد زنگ نزن به فولاد کم کربن شبیه سازی شده است. برای این منظور در ابتدا با استفاده از روش المان محدود و تعریف دقیقی از منبع حرارتی، تحلیل حرارتی صورت گرفت که در نتیجه آن پروفیل دمایی و ابعاد منطقه ذوب به دست آمده است. سپس تحلیل مکانیکی، انجام و نتایج تحلیل حرارتی به صورت تاریخچه در المان های مکانیکی ذخیره شد تا شرایط حرارتی مواد به دست آید. در نتیجه این تحلیل، کرنش الاستیک و پلاستیک و همچنین میزان تنش پسماند به دست آمد. نتایج حاصل نشان می دهند که فولاد کم کربن به دلیل ضریب هدایت حرارتی بالاتر حین سردشدن، حرارت بیشتری را از خود عبور می دهد و همچنین فولاد کم کربن به دلیل تنش تسلیم بالاتر در انتها تنش پسماند بیشتری را در خود ذخیره می کند. برای اعتبارسنجی نتایج دو ورق فولاد زنگ نزن 304 در آزمایشگاه، با پارامترهای مشخص مشابه با مدل شبیه سازی شده متجانس توسط فرآیند جوشکاری لیزری جوش داده شدند. مقایسه نتایج به دست آمده از مدل آزمایشگاهی با مدل شبیه سازی شده تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد.

Thermal Analysis of Laser Welding in Joint of Stainless Steel to Low Carbon Steel Using Finite Element Method (FEM)

Welding laser beams is one of the essential parts of in automobile manufacturing used for joining plates. In this paper, for the first time, simulation of of joining stainless steel to low carbon steel was carried out. For this purpose, at first, thermal analysis was carried out by finite element method and of temperature profile and the dimensions of the melting area was gained as results. This was followed by mechanical analysis. The thermal analysis results were stored in a mechanical element as history to obtain the thermal conditions of the material. As results of this analysis, the strain of elastic and plastic as well as the amount of residual stress The results show that low carbon steel passes through in , because of higher thermal conductivity. Also, low carbon steel saves more residual stress due to higher yield stress. For validation of simulated model, two plates of 304 stainless steel with similar parameters the simulated model by laser welding. Comparing the results obtained from the experimental model with the simulated model shows a very good agreement.