شبيه سازي ريز ساختار ايجاد شده حين فرايند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي فولاد زنگ نزن و آلياژ آلومينيوم با روش ميدان فازي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

دكتري

روش ميدان فازي ابزاري قوي جهت شبيه سازي ريزساختارها محسوب مي شود. اين روش كه مبتني بر معادلات ديفرانسيل فازي است، تشكيل فاز و حرك مرزها را مبتني بر انرژي و مرز فاز شبيه سازي مي كند. از آن جا كه، روش ميدان فازي ابزار مناسبي براي شبيه سازي تبلورمجدد ديناميكي ذكر شده است، در فرايندهاي تغيير شكل پلاستيك شديد همچون جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي مي تواند روش مناسبي جهت شبيه سازي ريزساختار محسوب شود. هدف اين پژوهش، شبيه سازي ريزساختار فولاد زنگ نزن و آلياژ آلومينيوم در فرايند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي است. براي اين منظور از روش المان محدود و شبيه سازي هاي حرارتي، سيلان پلاستيك و مكانيك جامدات براي به دست آوردن توزيع دما، كرنش و نرخ كرنش استفاده شد. سپس معادلات ميدان فازي به همراه معادلات حاكم بر تبلورمجدد ديناميكي جهت شبيه سازي ريز ساختار مورد استفاده قرار گرفتند. شبيه سازي هاي المان محدود در نرم افزار كامسول انجام شده و شبيه سازي روش ميدان فازي در نرم افزار متلب صورت پذيرفت. با بكارگيري پارامترهاي استخراج شده از شبيه سازي عددي و استفاده از معادلات حاكم بر تبلورمجدد ديناميكي، دانسيته نابجايي ها، تغييرات انرژي داخلي و همچنين پارامتر تحرك مرز، كه از مهمترين عناصر معادله ميدان فازي هستند، محاسبه گرديدند. در نهايت شبيه سازي تبلور مجدد در فرآيند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي فولاد زنگ نزن 304 و آلياژ آلومينيوم 5083 به روش ميدان فازي صورت گرفت. اين شبيه سازي براي هر فلز در سه سرعت چرخشي مختلف انجام شد. مشاهده شد كه اولا روش ميدان فازي ابزار مناسبي براي شبيه سازي ريزساختار جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي است؛ ثانياً ملاحظه شد كه افزايش سرعت چرخشي در هر دو فلز موجب افزايش كسر تبلور مجدد يافته و همچنين افزايش اندازه دانه نهايي مي-شود. نتايج شبيه سازي تطبيق مناسبي با شرايط تجربي داشتند.

211997

مواد و متالورژي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

امير الحاجي، نويد سعيدي

احمد كرمانپور، احمد رضاييان، حامد ميرزاده

ابوذر طاهري زاده، مسعود عطاپور