اثر متغيرهاي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي زير آب (UFSW) بر ريزساختار و ويژگي‌هاي مكانيكي جوش آلياژ آلومينيوم 4343

Analysis of large plastic deformation by coupled EFG-NE method

در اين پژوهش، اثر متغيرهاي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي در زير آب نظير سرعت حركت خطي، سرعت دوران پين و دماي آب بر ريزساختار و ويژگي‌هاي مكانيكي جوش آلياژ آلومينيوم 4343 مورد بررسي قرار گرفته و با شرايط معمول جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي در محيط هوا مقايسه شده است. بدين منظور، جوشكاري در زير آب در دو دماي 30 درجه‌ي سانتيگراد و 2 درجه‌ي سانتيگراد و هم‌چنين، در هواي ساكن (شرايط معمول) با گام‌هاي جوشكاري متفاوت [ = ] 06/0، 08/0 و 1/0 ميلي‌متر بر دور به گونه‌ي سر به سر روي ورق‌هاي آلومينيومي 4343 انجام گرديد. نتايج بازرسي‌ چشمي سطوح اتصال نمونه‌هاي گوناگون مشخص نمود كه قطعات جوشكاري شده در زير آب و هوا از نظر شكل ظاهري مشابه بوده و بدون عيب و ترك مي‌باشند. نتايج بررسي‌هاي متالوگرافي نوري و SEM نشان داد كه با كاهش دماي آب و افزايش شدت خنك كنندگي محيط جوشكاري در يك گام جوشكاري ثابت، اندازه‌ي رسوبات Si2Fe و فاز كوچك‌تر و اندازه‌ي دانه‌ها كاهش مي‌يابد. بالاترين كاهش در اندازه‌ي دانه‌ها، رسوبات Si2Fe و فاز مربوط به نمونه‌ي جوشكاري شده با گام جوشكاري 1/0 ميلي متر بر دور بود. نتايج آزمون‌هاي سختي و كشش نيز مشخص نمودند كه با افزايش شدت خنك كنندگي محيط جوشكاري در يك گام جوشكاري ثابت، سختي، استحكام كششي و استحكام تسليم افزايش يافته و درصد ازدياد طول نسبي كاهش مي‌يابد و در مجموع بالاترين ويژگي‌هاي كششي (استحكام كششي و استحكام تسليم) و سختي مربوط به نمونه‌ي‌ جوشكاري شده با گام 1/0 ميلي‌متر بر دور در محيط زير آب 2 درجه‌ي سانتيگراد مي‌باشد.

The element-free Galerkin method (EFG) and the natural element method (NEM) are two well know methods in the computational mechanics and meshless methods. In this paper, a computational technique is presented based on coupling of EFG and NEM for large plastic deformation simulation in the tensile test and forward extrusion process. The coupling between EFG and NE is achieved by using the natural element shape functions as the weight functions for the element free Galerkin method. In this method, contrary to EFG method, the imposition of the essential boundary conditions is straight forward and shape functions fulfill the Kronecker delta property. The inspection cases are tensile test simulation in axi-symmetry state and forward extrusion simulation for circular shape components from round billets. In this method, the punch stroke value is divided to sub-steps whereas a new set of nodes become active at the end of each sub-step of deformation. Hollman-Ludwik law is selected to explain the material behavior after the yielding point. The validity of the proposed method is verified by comparing the results from EFG-NE simulation results with those obtained from finite element simulation (ANSYS result). It is concluded that the results obtained by EFG-NE method is in good agreement with those from FEM and therefore, the coupled EFG-NE method is capable to handle large plastic deformation simulation.