هدف از این تحقیق، ارائه مدلی است که بتواند با تبیین رابطه بین عوامل موثر بر ترک گرم، تشکیل/عدم تشکیل ترک را در جوشکاری لیزر پالسی آلیاژهای آلومینیوم پیش بینی کند و بدین وسیله به یافتن درک بهتری از این پدیده کمک کند. بدین منظور مدلی برای پیش بینی تشکیل ترک بر اساس بقای جرم (رقابت بین نرخ کاهش حجم و نرخ برگشت مذاب) پی ریزی شد. دو منطق برای پیش بینی تشکیل ترک بکار گرفته شد. یکی بر اساس تعیین لحظه تشکیل ترک (پیدا کردن زمانی که نرخ برگشت مذاب کمتر از نرخ کاهش حجم می شود) و دیگری بر اساس مقایسه نرخ برگشت مذاب و نرخ کاهش حجم در لحظه ای که بیشترین حساسیت به ترک در آن لحظه وجود دارد. مدل بدست آمده قادر به در نظر گرفتن عوامل مکانیکی و غیرمکانیکی در تشکیل ترک است. طبق محاسبات انجام شده طول منطقه حساس به ترک و سرعت انجماد دو مشخصه غیرمکانیکی مهم هستند که تشکیل ترک را کنترل می کنند و این دو عامل با یکدیگر رابطه عکس داشته و افزایش یکی منجر به کاهش مقدار مجاز دیگری می شود. از بین عوامل مکانیکی نیز نرخ کرنش مهمترین عامل موثر در ایجاد ترک می باشد. این مدل تأثیر غلظت بر حساسیت به ترک را نیز می تواند به خوبی پیش بینی کند. همچنین این مدل روشی را برای محاسبه دو پارامتر مهم در مطالعات مربوط به ترک انجمادی یعنی کسر جامد همدوسی ( ) و کسر جامد پل زنی ( ) پیشنهاد می دهد. این مقادیر برای ریخته گری و بدست آمد که در تطابق با اندازه گیریها می باشد و برای لیزر پالسی نیز مقادیر و بدست آمد. برای ارزیابی این معیار از آزمایش هایی استفاده شد که در زمینه بررسی تأثیر دمای اولیه فلز پایه (?300، ?190- و دمای اتاق) و شکل زمانی پالس (مربعی و مثلثی) بر شدت ترک های انجمادی طراحی شده بودند. بر خلاف سایر معیارهای موجود که دارای ضعف در پیش بینی حساسیت به ترک هستند، این معیار علاوه بر پیش بینی خوب حساسیت به ترک در شرایط مختلف جوشکاری، رسیدن به درک بهتر از ترک انجمادی را ممکن می سازد و به علت سهولت استفاده از آن، در طراحی فرایند می تواند مورد استفاده قرار گیرد. در جوشکاری لیزر پالسی با شکل دهی پالس حاصلضرب سرعت انجماد در طول منطقه حساس به ترک (حد فاصل بین نقطه همدوسی و پل زنی) کمتر از مقدار بحرانی m2/s 5-10×4/3 می شود و در نتیجه ترک انجمادی تشکیل نمی شود. نتایج حاکی از آن است که معیار پیشنهادی در مقایسه با معیارهای مرسوم کارایی را بهبود بخشیده است.

آلومینیوم آلیاژی 2024 یکی از آلیاژهای با استحکام بالاست که در صنایع هوا فضا، حمل و نقل و صنایع نظامی کاربرد فراوان دارد. این آلیاژ در گروه آلیاژهای جوش ناپذیر قرار دارد که کاربرد آنرا با محدودیت مواجه کرده است. در این تحقیق در ابتدا به بررسی شکل حوضچه جوش این آلیاژ در جوشکاری آن بوسیله لیزر nd:yag پالسی پرداخته شد و مشخص شد که قله توان عامل مهمی در تعیین شکل حوضچه است. سپس ترکهای انجمادی این آلیاژ مطالعه شدند. جوشکاری در دو نوع جوش تک پالس و جوش با هم پوشانی پالسها انجام گرفت. در جوشهای تک پالس اثر چگالی توان بر شدت ترکها بررسی شد و دیده شد که تشکیل ناحیه ستونی ، شدت ترکها را در فلز جوش افزایش می دهد. در جوشهای با هم پوشانی پالسها، با کاهش عامل هم پوشانی، تعداد ترکها کم شد در حالیکه طول میانگین این ترکها افزایش یافت که برای تبیین این پدیده ترک ها در این جوش به سه دسته تقسیم شدند و مکانیزم انتشار ترک در جوش لیزر پالسی بیان شد. مشاهدات نشان داد که در فصل مشترک هر نقطه جوش با فلز پایه، ترک ها از ناحیه ذوب جزئی شروع می شوند در حالیکه در فصل مشترک هر نقطه جوش با نقطه جوش قبل، در ناحیه ذوب جزئی ترکی بوجود نمی آید. علت این پدیده نیز دمای بالای نقطه جوش قبلی و همچنین تفاوت ریز ساختاری ناحیه ذوب جزئی در فلز پایه و فلز جوش شناخته شد. در مرحله بعد، جوشکاری با فلز پرکن و با سیم آلومینیوم 4043 انجام شد. در این فرآیند افزایش میزان سیم ورودی به هر پالس، افزایش میزان هم پوشانی پالس ها باعث کاهش شدت ترکها می شود. افزایش قله توان و همچنین افزایش انرژی ورودی به جوش اثر مشابهی بر روی ترکها ندارند. با افزایش قله توان ابعاد حوضچه افزایش می یابد که این امر سبب می شود که میزان رقت افزایش یافته و در نتیجه شدت ترک های انجمادی افزایش یابد در حالیکه با افزایش قله توان، میزان تنشهای حرارتی کمتر می شود و ترکیب حوضچه همگن تر می شود که این عوامل سبب کاهش ترکهای انجمادی جوش می شود. ترکهای انجمادی در این جوش ها عموما از پایین شروع می شوند که عدم یکنواختی ترکیب حوضچه جوش و بالا بودن تنش ها در پایین حوضچه می توانند از علل افزایش حساسیت به ترک در پایین حوضچه جوش باشند. در مرحله آخر جوشکاری لب به لب آلیاژ 2024 انجام شد که دیده شد افزایش فاصله بین دو صفحه در جهت کاهش حساسیت به ترک عمل می کند. این آزمایش ها بر اساس الگوریتم تاگوچی انجام شد و اثر میانگین پارامترها بر روی شدت ترکهای انجمادی و همچنین کیفیت جوش تعیین شد. با انجام آزمون کشش بر روی بهترین نمونه جوش لب به لب، نمونه کشش از فلز پایه شکست.