تحليل اثر پارامترهاي جوشكاري ليزر ضرباني بر هندسه جوش فولاد زنگ‌نزن 316 L توسط طراحي آزمايش

Analysis of Pulsed Laser Welding Parameters Effect on Weld Geometry of 316L Stainless Steel using DOE

در اين تحقيق، بهينه‌سازي پارامترهاي جوشكاري ليزر ضرباني Nd:YAG بر اتصال لبه‌ روي‌ هم فويل فولاد زنگ‌نزن L316 با هدف پيش‌بيني هندسه جوش توسط روش رويه پاسخ انجام شد. بدين ‌منظور اثر توان ليزر، مدت ضربان و فركانس جوشكاري مورد بررسي قرار گرفت. روش آماري مذكور به‌خوبي توانست با توسعه چندجمله‌اي درجه دوم به‌منظور تأثير پارامترهاي جوشكاري بر عرض جوش به‌كار برده شود. نتايج نشان داد، عرض جوش در سطوح بالايي، مياني و پاييني مقطع جوش با افزايش مدت ضربان و توان ليزر زياد مي‌شود اما ميزان اثر اين پارامترها در سطوح مذكور متفاوت است. اثر مدت ضربان در مدل‌هاي عرض بالايي، مياني و پاييني جوش به‌ترتيب 76، 73 و 68 درصد محاسبه شد و اثر توان ليزر بر آنها به‌ترتيب 18، 24 و 28 درصد اندازه‌گيري شد. درنهايت با بر هم نهادن اين مدل‌ها، شرايط بهينه جوشكاري جهت دستيابي به نفوذ كامل جوش و جوش بدون عيب ارائه شد.

In the present study, the optimization of pulsed Nd:YAG laser welding parameters was done on a lap-joint of a 316L stainless steel foil in order to predict the weld geometry through response surface methodology. For this purpose, the effects of laser power, pulse duration, and frequency were investigated. By presenting a second-order polynomial, the above-mentioned statistical method was managed to be well employed to evaluate the effect of welding parameters on weld width. The results showed that the weld width at the upper, middle and lower surfaces of weld cross section increases by increasing pulse durationand laser power; however, the effects of these parameters on the mentioned levels are different. The effect of pulse duration in the models of weld upper, middle and lower widths was calculated as 76, 73 and 68%, respectively. Moreover, the effect of power on theses widths was determined as 18, 24 and 28%, respectively. Finally, by superimposing these models, optimum conditions were obtained to attain a full penetration weld and the weld with no defects.