نمذجة CFD والتوصيف الحراري للحام بالتحريك الاحتكاكي باستخدام أداة ذات دبابيس متعددة الأضلاع

الملخص

الملخص.

خلال العقدين الماضيين، أظهر اللحام الاحتكاكي العجائني FSW القدرة على إنتاج وصلات ذات مقاومة عالية خصوصا للمواد التي يتعذر لحامها بواسطة عمليات اللحام التقليدية. لذلك، فإن تحسين جودة الوصلات الملحومة  بتحديد أفضل متغيرات لهذه العملية لايزال موضوع بحث مهم. في ضوء ذلك، قد يؤدي التحكم الفعال في الدورة الحرارية لعملية اللحام هذه ومن خلال المتغيرات التشغيلية والشكلية إلى تجنب العيوب التي قد تحدث في الوصلة. العديد من الدراسات أجريت باعتبار أشكال مختلفة لرأس أداة اللحام وذلك لتحسين الخواص الميكانيكية للوصلة الملحومة، غير أن تأثيره وبشكله المضلع على الخصائص الحرارية للقطعة الملحومة لم يحظى إلا بقدر بسيط من الإهتمام. إلى جانب ذلك، أبدى العمل التجريبي في كثير من الأحيان أنه مكلف ويستغرق وقتاً طويلاَ خاصة عند دراسة تأثير المتغيرات المتعلقة بشكل أداة اللحام. تركز هذه الدراسة على التوظيف التكاملي للمنهج التحليلي وكذلك أدوات ديناميكيات الموائع الحسابية CFD في محاكاة التوليد الحراري والحقل الحراري المصاحب لعملية اللحام وذلك عند استخدام رؤوس مضلعة الشكل. تم استخدام نموذج عددي معدل CFD ثلاثي الابعاد يعتمد على كل من الشبكة الديناميكية والشبكة المنزلقة وذلك للتحقق من تأثير نطاق واسع من المتغيرات التشغيلية والشكلية على التوزيع الحراري ودرجة حرارة الذروة في الملحومات السميكة. أيضاً تم تطوير مجموعة من الصيغ التحليلية لحساب كمية التوليد الحراري لأي تغيير في شكل رأس أداة اللحام. إستطاع النموذج المحسن تحديد التوزيع المكاني والزمني لدرجة الحرارة في جميع عمليات اللحام وكذلك حساب كمية المعدن السائل المتكونة عندما تتجاوز درجة حرارة المادة درجة حرارة تصلبها. علاوة على ذلك، أستخدمت النتائج العددية المتحصل عليها في تطوير نموذج شبه تجريبي لحساب درجة حرارة الذروة.