پخش شدن قطره مذاب در برخورد به سطح صلب در پوشش دهی به روش ترمال اسپری و یا پوشش دهی حرارتی از اهمیت بسیاری برخوردار است. پوشش، تحت تأثیر شکل و میزان پخش شدن ذره و یا قطره برخورد یافته می تواند از پیوستگی و انسجام مناسب تر برخوردار بوده و کمتر تخلخل داشته باشد. همچنین پروفیل فشار به وجود آمده در طی پدیده تغییر شکل یافتن قطره در برخورد به زیرلایه و یا دیگر لایه های از پیش شکل یافته و میزان فشار گذرا و ماکزیمم درونی این قطره در تماس با ذرات شکل یافته قبلی نقش موثری در چسبندگی ذرات به هم و زیرلایه دارد. دانسیته، چسبندگی و دیگر خصوصیات فیزیکی و رفتار مکانیکی این پوشش های شکل یافته به روش ترمال اسپری می توانند با مطالعه چگونگی پخش شدن این ذرات برخورد یافته بهبود یابند. از نشاندن این پوشش ها بر روی قطعات مکانیکی، در راستای تقویت خصوصیات سایشی و خوردگی این قطعات استفاده می شود. مطالعات گسترده ای در زمینه برخورد ذرات جامد و یا نیمه جامد و قطرات مذاب به سطوح صلب بصورت عمودی انجام شده است. همچنین در این مطالعات عمدتا میزان پخش شدگی این قطرات برخورد یافته با سرعت لحظه برخورد بررسی و مدل شده است، لیکن قطرات برخورد یافته با زاویه غیر نرمال از پیچیدگی بیشتری برخوردار بوده و در زمینه پوشش دهی سطوح داخلی مخازن از اهمیت ویژهای برخوردار است. سرعت برخورد قطرات در پروسه پاشش حرارتی بسیار بالاست و انجام مطالعات آزمایشگاهی نیاز به تجهیزات پیشرفته دارد در این تحقیق ابتدا مدلسازی قطره برخورد یافته به یک سطح صلب با سرعت بالا در لحظه برخورد (یکصد متر بر ثانیه) در نرم افزارls- dyna و در حالت برخورد عمودی با زیرلایه مدل و انجام شده است؛ و بعد از اطمینان از صحت نتایج با توجه به مقایسه آن با نتایج مرجع، مدلسازی تعمیم داده شده و به محاسبه ضرایبی همچون نسبت پهن شدگی، ارتفاع ماکزیمم قطره (یا ضخامت نهایی پولک تخت شده) و فشار گذرای داخل قطره با استفاده از تغییر در میزان ضریب اصطکاک زیرلایه، سرعت قطره و زاویه برخورد قطره پرداخته شده است. در ضمن مدلهای تحلیلی تخت شدگی قطره برخورد یافته به سطح صلب مرور شده و با نتایج نرم افزاری مقایسه شده است. نتایج حاصل از این تحقیق می تواند در بهتر نمودن کیفیت و کارایی پوشش شکل یافته در طی پروسه پوشش دهی حرارتی موثر باشد.

در این تحقیق در مجموع از سه سرعت دورانی، سه سرعت پیشروی و سه هندسه ابزار متفاوت برای بررسی تاثیر سرعت های دورانی،پیشروی،قطر شانه و سطح شانه بر روی خواص مکانیکی جوش های حاصله استفاده گردیده است. آزمون کشش و سختی سنجی نیز جهت ارزیابی خواص مکانیکی جوش ها به کار رفته است.

چکیده در طی بیست سال گذشته، فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به عنوان یک روش اتصال موثر شناخته شده است. بویژهبرای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا این روش، مزایای بسیار زیادی نسبت به روش های ذوبی متداول دارد. علاوه بر این، اخیرا جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در شرایط غوطه وری در یک سیال خنک کننده مانند آب مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. در این پایان نامه، مدلسازی حرارتی اویلری گذرا، با استفاده از نرم افزار comsolmultiphysics برای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، انجام شده است. در این مدل با فرض میدان سرعت مفروض جهت منطقه خمیری خط جوش، و احتساب جامد ماندن بقیه قطعه کار، آنالیز انتقال حرارت در قطعه به عمل آمده است. مدل بدست آمده برای پیش بینی تغییرات دما در قطعه کاری در حین فرایند و تحت شرایط مختلف خنک کاری مورد استفاده قرار گرفته است. در این مدل، هر دو عامل اصطکاک و کار پلاستیک به عنوان منبع تولید گرما در نظر گرفته شده اند. با توجه به کانتورهای دمایی بدست آمده می توان دریافت که شرایط توزیع نامتقارن دمایی با واقعیت این نوع جوشکاری تطابق بیشتری دارد. مدل بدست آمده در دو شرایط مختلف محیطی (در هوای آرام و در زیر آب) با داده های تجربی برای آلیاژ آلومینیوم 2219 مورد راستی آزمایی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از این پایان نامه نشان داد: استفاده از مدل میدان سرعت مفروض، فرض مناسبی است. بر مبنای این نتایج، بالاترین دما در ناحیه هم زده شده حدود 430 درجه سانتیگراد می باشد. که کمتر از دمای ذوب آلومینیوم 2219 است. لذا، در این ناحیه اثری از ذوب فلز مشاهده نخواهد شد. بالاترین دمای بدست آمده در قطعه، بالاتر از دمای انحلال ذرات ناخالصی است که برای عملیات سختی کاری در آلیاژ آلومینیوم 2219 به کار می روند.این نوع جوشکاری،با توجه به کاهش نرخ انتقال دما به درون قطعه کاری باعث محدود شدن تشکیل ترکیبات بین فلزی می گردد. با وجود اینکه ماکزیمم دمای قطعه در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب پایین تر است، اما شار حرارتی بدست آمده از شانه ابزار در این حالت بالاتر است، زیرا در این حالت دمای قطعه پایین تر و لذا تنش تسلیم آن بالاتر است. می توان با استفاده از این میدان سرعت مفروض، بحث تعقیب ذره را انجام داد.جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب موجب کاهش ماکزیمم دمای قطعه کاری می شود. لیکن، این کاهش دما مقدار قابل ملاحظه ای نمی باشد.

جوشکاری یک فرایند ساخت بسیار حساس است که در صنایع مختلف مثل کشتی سازی، خودرو سازی، قطارها و پل سازی به صورت گسترده ای به کار گرفته می شود. اعوجاج ناشی از جوشکاری اغلب مشکلاتی در زمینه انطباق ابعادی در حین مونتاژ و به دنبال آن افزایش هزینه ساخت را به وجود می آورد. بنابراین پیش بینی و کاستن این اعوجاج ها برای بهبود کیفیت سازه حیاتی است و اطلاعات مفیدی را برای مشخص کردن زمان سرویس و باز بینی محصولات ارائه می کند. در این پایان نامه به بررسی عددی میدان های دمایی، اعوجاج و توزیع تنش های پسماند در جوشکاری یک اتصال سپری پرداخته شده است. این جوشکاری در دو مرحله تک پاسه انجام گردیده و جنس فلز فولاد ساختمانی می باشد. این کار هم در آزمایشگاه و هم به صورت مدلسازی سه بعدی در نرم افزار آباکوس انجام شده است. برای اعمال شار حرارتی از زیر برنامه با برنامه نویسی در زبان فرترن کمک گرفته شد تا شار حرارتی ناشی از جوشکاری به صورت ترکیبی از حجمی و سطحی اعمال شود. برای آنالیز الاستو پلاستیک پروسه جوشکاری در نرم افزار از روش کوپل غیر مستقیم استفاده شده است. در ادامه چگونگی مدلسازی فرایند جوشکاری با استفاده از روش المان محدود و معرفی پارامترهای تاثیرگذار بر مدل سازی اتصالات جوشکاری شده بحث شده است. همچنین ابعاد حوضچه مذاب و منطقه متأثر از گرما با استفاده از متالوگرافی در آزمایشگاه به دست آمد و با مدل المان محدود مقایسه شده است. میدان های دمایی مدل المان محدود با نتایج حاصل شده از نمودارهای توزیع دما بر حسب زمان در آزمایشگاه مقایسه شده است. همچنین میزان اعوجاج مدل المان محدود در جوشکاری به روش های زیر پودری و معمولی با یکدیگر مقایسه شده است. در نهایت به بررسی هم زمان نقش قید ها در میزان اعوجاج و تنش پسماند در اتصال t-joint پرداخته شده است.

در این تحقیق، اثر سرعت ذره پرتابی بر فشار گذرای ناشی از برخورد، بررسی شده است. ذرات پاششی دارای سرعت بالا (چند صد متر بر ثانیه) با استفاده از نرم افزار ls-dyna مدلسازی و توزیع فشار در حین پروسه پهن شدگی بررسی گردیده و معادلات حاکم نیز به صورت تحلیلی حل شده اند. مدلسازی ذرات برخورد یافته با سه سرعت 100، 200 و 300 متر بر ثانیه بررسی شده است. از نتایج این پروژه میتوان جهت کنترل بهینه کیفیت روکش استفاده نمود. نتایج نشان دهنده آن است که در پاشش به روش قوس سیمی، افزایش سرعت ذرات برخورد یافته فشار گذرا را بیشتر و لذا چسبندگی بین قطره و زیرلایه را بهتر می نماید. حل تحلیلی نیز موید نتایج فوق می باشد.

در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار comsol multiphysicsیک مدل کوپل شده ی حرارتی/ جریان ماده اویلری گذرا برای یک اتصال غیر هم جنس آلومینیوم 1050-h16 و مس خالص به منظور بررسی میزان نفوذ دو فلز، به کار گرفته شد. در این مدل با فرض میدان سرعت مفروض جهت منطقه ی خمیری و احتساب جامد ماندن بقیه ی قطعه کار، آنالیز انتقال حرارت و جریان ماده در قطعه کار به عمل آمده است.