تحلیل تجربی و شبیه سازی فرایند اتصال فولاد دریایی با آلیاژ آلومینیم سری 5000

امروزه نیاز به اتصال آلومینیم به فولاد به منظور¬کاهش وزن سازه،¬¬ در صنایع¬ دریایی، هوافضا و خودرو¬سازی¬، به سرعت در حال افزایش است. در این تحقیق آلیاژ آلومینیم 5083 از طریق روش جوشکاری قوسی با گاز محافظ خنثی و الکترود تنگستنی (تیگ) - لحیم¬کاری سخت، به فولاد گالوانیزه، فولاد¬ زنگ ¬نزن و فولاد ساده کربنی با به کار بردن پرکننده¬ های پایه آلومینیم (al-5si)¬4043¬ و (al-12si)¬4047 اتصال داده شد. شبیه سازی عددی فرآیند اتصال با استفاده از نرم افزار abaqus انجام گرفت. نتایج شبیه سازی تطابق خوبی با نتایج عملی داشت. سیکل¬های حرارتی ایجاد شده در حین فرآیند اتصال روی میزان ترشوندگی فولاد، میزان تنش پسماند جوشکاری و ضخامت لایه بین فلزی ترد ایجاد شده موثر است. افزایش حرارت ورودی منجر به افزایش زمان حضور مذاب و در نتیجه افزایش ضخامت لایه بین فلزی ترد می¬شود. حضور عنصر سیلیسیم در پرکننده روی ماهیت، ریخت و ضخامت لایه بین فلزی تشکیل شده در فصل مشترک فولاد - فلز¬جوش، موثر¬است. فاز¬های ترد شکل گرفته شامل فاز¬(θ) fe(al,si)3 در طرف فولاد و فاز¬ (τ_5)al7.2fe1.6si در طرف فلز جوش می¬باشد. افزایش عنصر سیلیسیم در فصل مشترک فولاد - فلز¬جوش، باعث کاهش حضور اتم های آهن در این ناحیه وهم چنین افزایش انرژی فعالسازی نفوذ آهن در آلومینیم می¬شود که در نتیجه منجر به کاهش ضخامت لایه بین فلزی می شود. بالاترین استحکام حاصل شده (170/6-مگا¬پاسکال) مربوط به اتصال آلومینیم به فولاد گالوانیزه با پرکننده¬ 4047¬ بود. همچنین برای این نوع اتصال شکست در فلز جوش رخ داد، در حالی که برای دیگر اتصالات شکست در ناحیه فصل مشترک فولاد - فلز جوش رخ داد. در این تحقیق لایه بین فلزی با ضخامت بین 6-2 میکرون ایجاد شد.