بررسي و بهينه سازي پارامترهاي موثر بر استحكام جوش نقطه اي ليزر پالسي Nd:YAG در ورقهاي فولادي با بهره از طراحي آزمايشات

Investigation and Optimization Of the Parameters Affecting the Strength Of Nd:YAG Pulsed Laser Spot Welding in Steel Sheet Using Design Of Expriments

در اين مقاله، فرآيند جوشكاري نقطه‌اي ليزر در ورق‌هاي فولادي زنگ نزن AISI304، كه در صنايع مختلف استفاده مي شود، مورد بررسي قرار گرفته است. در فرآيند جوشكاري نقطه‌اي ليزر، كيفيت اتصالات به ميزان زيادي به مقادير پارامترهاي تنظيمي وابسته است. از پارامترهاي تنظيمي در روش جوشكاري نقطه‌اي ليزر مي‌توان به توان ماكزيمم پالس، زمان پالس و ضخامت ورق اشاره كرد كه در استحكام اتصال موثر بوده و در اين مقاله مورد بررسي قرار گرفته‌اند. مهمترين مشخصه كيفيت جوش در اين روش، استحكام كششي– برشي است كه در اين تحقيق به عنوان معيار ارزيابي كيفيت جوش در نظرگرفته شده است. به منظور ايجاد رابطه رياضي دقيق بين پارامترهاي ورودي و متغير پاسخ (استحكام كششي – برشي)، از روش طراحي آزمايشات و روش تحليل رويه پاسخ استفاده شده است. پس از طراحي و اجراي آزمايش‌ها با استناد به تحليل واريانس، مدل رياضي منطبق بر فرآيند واقعي بدست آمده است. همچنين اعتبار مدل پيشنهادي به كمك روش‌هاي آماري تاييد شده است. براي طراحي آزمايشات و تحليل نتايج، از نرم افزار Minitab16 استفاده شده است. نتايج بدست آمده از انجام آزمايشات و تحليل آنها، نشان داد كه افزايش توان ماكزيمم پالس تا 4250 وات و زمان پالس پرتو ليزري تا 3/5 ميلي ثانيه، بيشترين استحكام كششي – برشي(2200 كيلوگرم) ايجاد مي كنند و اثر مرتبه دوم ضخامت ورق بيشترين تاثير منفي را در استحكام كششي – برشي اتصال دارد.

Welding plays an important role in manufacturing and it is a reliable and efficient joining process in which the coalescence of metals is achieved by fusion. Nowdays welding is as the main and most common process for joint of metals. Among the welding methods, Laser Beam Welding) has the potential of welding very small and precise components. Localized heating with solidification of the melt, makes the connection between parts. In this thesis, laser spot welding process, which is one of the varieties of LBW process, is studied. In fact the laser spot welding is a simple type of laser welding that is widely used in various industries. The low strength of joints can damage structures. Therefore it is important that the strength of the joint be estimated and optimized. In this research, investigation and optimization of the laser spot welding process using design of experiments and response surface method is considered. Three parameters (peak power, pulse duration and thickness) of the process at three levels were the input factors. Material of sheets that was used in this research is AISI 304 stainless steel. The response or output factor was tensile - shear strength. Minitab16 software was used for design of experiments and analysis of the results. Finally, results showed that increase the peak power until 4250 watt and pulse duration until 3/5 millisecond provide the most tensile - shear strength (2200 Kg), and Square of thickness has the most negative effect on tensile shear strength of the joint.