Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Mashayekhi,Mehran Moradi
محمد مشایخی (استاد مشاور) مهران مرادی غریبوند (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mojtaba Allahkarampour
مجتبی اله کرم پوردیل

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

An Investigation of the Influence of Tool Shoulder on Plunging and Initiatnig of Friction Stir Welding Process Using FEM Method
Friction stir welding (FSW) is a solid-state joining process utilizing a rotating tool, which consists of a pin and tool shoulder that apply severe plastic deformation and frictional heating into the base material. The softened material is extruded underneath and around the tool as the tool travels along the welding line and subsequently meets to form a strong metallurgical joint. Quality and welding rate is highly dependent on tool geometry. It’s done many researchs, in order to, improve FSW and optimized tools. But, for any design and optimization, it must be enough and reasonable understanding of the type of process, effective parameter and relationship.In friction stir welding (FSW), the welding tool geometry plays a fundamental role in obtaining desirable microstructures in the weld and the heat-affected zones, and consequently improving strength resistance of the joint. The geometric parameters of the tool, such as the height and the shape of the pin and the shoulder, have a great influence on both the metal flow and the heat generation due to process.Among the key components of the FSW tool geometry is the tool shoulder and the pin. In the welding of thin plate, the shoulder is the main source of heat generated during the process, the primary constraint to material expulsion and the primary driver for material flow around the tool, the pin is the primary source for material deformation and the secondary source for heat generation in the nugget. Consequently, the geometry of both the shoulder and pin are important to the FSW process. While in the welding of thick plate, addition to cited roles for thin plate, shoulder volume has essential effect on mixing and keeping softened material, as a result of further plasticized material. Hence, both pin and shoulder are sources for material deformation and heat generation during the process. Even pin is dominant in the welding of thicker plate. In this reasearch, a process with varying shoulder and pin geometries is numerically modeled. The obtained results allow finding optimal tool geometry. Because of cost and take a more time for exprimental process, it’s modelled by different pakhages. Some of these: modelling of flow pattern and heat flow. Since, we use ABAQUS-Explicit package to analysis objective process. For the cited reason, modelling divided in three stages: At the first, angle of shoulder is changed by fix pin and fix shoulder diameter about horizon. Second, pin geometry is converting to taper by change shoulder angle, instantaneously, and simulations is continued. Last in third stage, it will model by loss of shoulder volume and falatten effect by flat the outer shoulder and increase the flat effect through pin. Keywords : 1-Fiction stir welding (FSW) 2-Modeling 3-Thick plate 4-Shoulder
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW) فرآیند ی حالت جامد برای اتصال قطعات است که از یک قطعه چرخان شامل پین و شانه، برای تغییر شکل پلاستیک شدید و تولید حرارت استفاده می‌شود. با حرکت ابزار در خط جوش ماده نرم شده، زیر آن فرج می‌شود و یک اتصال متالوژیکی محکم بدست می‌آید. از روش جوشکاری FSW ابتدا برای جوش دادن موادی مانند آلومینیم که دمای ذوب کم‌تری دارند استفاده شد. با پیشرفت تحقیقات به تدریج جوش دادن فولاد، فولاد ضد زنگ و تیتانیم نیز میسر شد. کیفیت و سرعت جوشکاری در این فرآیند شدیدا به هندسه ابزار وابسته است. در جهت بهبود این فرآیند و بهینه‌سازی ابزارها تلاش و تحقیقات زیادی انجام شده است. اما برای هر طراحی و بهینه‌سازی باید درک درست و کافی از نوع فرآیند، پارامترهای موثر و ارتباط این پارامترها وجود داشته باشد. در این تحقیق سعی بر آن است یکی از این موارد مشخص گردد و گام کوچکی در جهت بهبود این فرآیند که استفاده از آن روز به روز بیشتر می‌گردد، برداشته شود. در تقسیم‌بندی ورق‌های فلزی قابل جوش با این فرآیند، ورق‌های با ضخامت کمتر از 6 میلیمتر نازک، 6 تا 12 میلیمتر متوسط و بیش از 12میلیمتر ضخیم دسته‌بندی شده‌اند. بیشتر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، بر روی ورق‌های با ضخامت کم است و در مورد ورق‌های با ضخامت بیشتر تلاش کمتری دیده می‌شود. از آنجا که انجام کار به صورت تجربی هزینه و زمان زیادی را می‌طلبد، تلاش‌های بسیاری در جهت مدلسازی فرآیند جوش با نرم افزارهای مختلف صورت پذیرفته است که از آن جمله می‌توان به مدلسازی جریان حرکت ماده و همچنین مدلسازی حرارتی اشاره نمود. از این رو در این تحقیق از نرم‌افزار ABAQUS/EXPLICIT ، جهت بررسی فرآیند مورد نظر بهره گرفته می‌شود. در این تحقیق ابتدا کلیاتی در مورد فرآیند بیان می‌شود. سپس با ورود به بحث مدلسازی، مدل‌ها و پیش‌فرض‌ها توصیف می‌گردند. مدلسازی به سه مرحله تقسیم می‌گردد. در مرحله اول با حفظ هندسه پین استوانه‌ای و اندازه شعاع شانه، زاویه انحراف شانه نسبت به افق تغییر می‌یابد. در مرحله دوم همراه با تغییر زاویه شانه هندسه پین از استوانه‌ای به مخروطی تغییر می‌کند و کار با پین مخروطی با زوایای متفاوت ادامه می‌یابد. سرانجام در مرحله سوم اثر تغییر حجم درونی شانه با تخت کردن قسمت بیرونی شانه و افزایش این تخت‌شدگی به سمت پین، مدلسازی پایان می‌یابد. در انتهای تحقیق نتایج حاصل از مدلسازی بررسی و تحلیل می‌شود. کلمات کلیدی: 1- جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی 2- مدلسازی 3- ورق ضخیم 4-شانه ابزار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی