اثر پارامترهای فرایند جوشکاری لیزر روی کیفیت جوش لیزر آلیاژ آلومینیوم 2024

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.