جوشکاری پرتو لیزر CO2 برای ورقه‌های فولادی گالوانیزه شده

جوشکاری پرتو لیزر CO2 برای ورقه‌های فولادی گالوانیزه شده به صورت درون شبکه‌ای در ورق‌های خام جوش داده شده به صورت سازگار

CO2 laser welding of interstitial free galvanized steel sheets used in tailor welded blanks

چکیده

اخیرا از تکنولوژی‌های جوشکاری پرتو لیزر به طور گسترده‌ای برای جوش دادن پنل‌های اتومبیل‌ها استفاده می‌شود. در این پژوهش، فرآیند جوشکاری با پرتوی لیزری (LBW) برای ورق‌های فولادی از درون آزاد(IF) در تولید بدنه‌ی ماشین، بر اساس مدل‌های ریاضی مورد بررسی قرار گرفت. ضرایب کیفیت اتصالات LBW نتایج آزمون اریکسون کاپینگ که شامل استحکام و ضریب اریکسون کاپینگ می‌باشد، به‌دست آمد. علاوه بر این سه پارامت فرآیندی به نام‌های توان لیزر(P)، سرعت جوشکاری(S) و موقعیت کانونی(F) به عنوان عوامل موثر بر ایضرب کیفیت جوش در نظر گرفته شد. برای جوشکاری ورق‌های فولادی IF با ضخامت ۲/۱ و ۸/۰ میلی‌متر از یک لیزر CO2 با توان ۲/۲ کیلووات به کار گرفته شد.

مدل‌سازی با استفاده از داده‌های تجربی که با استفاده از طراحی آزمایش‌هایی که بر اساس ترکیب مرکزی طراحی شده در مرکز زمینه، انجام شد. مدل نهایی می‌تواند برای پیش‌بینی ضرایب کیفیت اتصالات جوش لیزری صفحات فولادی IF با اطمینان ۹۵% مورد استفاده قرار گیرد. برای بررسی پروفیل و ساختار جوش مورد نظر از متالوگرافی نوری استفاده شد. در فاز دوم این پژوهش برای بهینه‌سازی اتصال مورد نظر و جوش، در مدل مورد نظر از الگوریتم ژنتیک چند هدفه استفاده شده و بهینه‌ترین حالت برای ضرایب کیفیت به ‌دست آمد. نتایج حاصل از بهینه‌سازی، سازگاری و هم‌خوانی بسیاری با داده‌های تجربی و عملی داشته است.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Recently, laser welding technologies have been widely utilized to weld different automobile panels. In this research, the laser beam welding (LBW) process of interstitial free (IF) steel sheets used in the manufacturing of the car body was investigated on the basis of mathematical models. The quality indexes of LBW joints were estimated from Erichsen Cupping Test results including strength and Erichsen Cupping Index. Furthermore, three process parameters, namely laser power (P), welding speed (S), and focal position (F) were considered as the factors influencing the quality indexes. A 2.2-kW CO₂-laser beam was utilized to weld 1.2- and 0.8mm-thick IF steel sheets.

The modeling is done using experimental data which were gathered using design of experiments approach based on central composite face centered design matrix. The final regression models can be used to predict the quality indexes of laser beam-welded IF steel sheets joints at 95% confidence level. Optical metallography was utilized to characterize the weld profile and microstructures. In the second phase of this research, multi-objective genetic algorithm with the fitness function based on regression models was employed as an optimization procedure; as a result, the best quality indexes were obtained. Optimization results showed high compatibility with the actual experimental data.