مدلسازی فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی پلی اتیلن با چگالی بالا و مقایسه آن با نتایج تجربی

در این مقاله آثار سرعت خطی و دورانی ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر توزیع و تولید حرارت در سطح و درون اتصال، سیلان مواد و هندسه محل اغتشاش یک قطعه کار پلیمری از جنس پلی اتیلن با چگالی بالا مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور شبیه سازی فرایند از روش دینامیک سیالات محاسباتی از مجموعه نرم افزار تجاری سی. اف. دی. فلوئنت[i] استفاده شد. برای بالا بردن دقت شبیه سازی، خط جوش که در مرز بین قطعه کارها قرار داشت، به عنوان یک سیال غیرنیوتنی با رفتار شبه مذاب در اطراف پین ابزار مدلسازی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش نسبت سرعت چرخشی به سرعت خطی ابزار، جریان مواد در جلو ابزار اندکی بیشتر می شود و ابعاد منطقه اغتشاش بزرگتر می گردد. بیشینه درجه حرارت تولیدشده و اغتشاش مواد در سمت پیشرو اتصال مشاهده شد. نتایج حاصل از مدل توسط نتایج تجربی سایر محققان مورد مقایسه قرار گرفت و حداکثر 3 درصد اختلاف با نتایج عملی داشت. براساس پارامترهای جوشکاری مورد بررسی، نتایج حاصل از شبیه سازی حداکثر حرارت تولیدشده 126 درجه سانتی گراد، بیشینه سرعت جابه جایی مواد 6/0 متر بر ثانیه در شانه ابزار و بیشینه فشار ایجادشده روی سیال 10 مگاپاسکال در محل اتصال پیش بینی شد.
[i]. CFD Fluent 6.4