5052) موﻴﺴﻴﻨﻐﻤ – موﻴﻨﻤﻟﻻا ﺔﻛﻴﺒﺴﻟ ...the iraqi journal for...

The Iraqi Journal For Mechanical And Material Engineering, Vol.11, No.3, 2011

507

دراسة عملية ونظرية لتوزيع االجهادات الحرارية في وصالت

) 5052 مغنيسيوم (–اللحام النقطي لسبيكة االلمنيوم

احالم عبد االمير الخفاجي .م. م منى خضير عباس . د.ا

قسم الهندسة الكهروميكانيكية قسم هندسة االنتاج والمعادن الجامعة التكنولوجية الجامعة التكنولوجية

الملخص ) بطريقة 5052 مغنيسيوم نوع (– في هذه الدراسة تم لحام صفائح من سبيكة االلمنيوم

) المحمي بالغاز الخامل على TIG Spot النقطي بقطب التنكستن (ياللحام القوس الكهربائ واجريت عملية اللحام النقطي عند تيارات .)1mmشكل وصالت تراكبية لصفيحة ذات سمك (

وتم اختيار الظروف المناسبة للحام .)mm 1.6مختلفة وازمان مختلفة وعند طول قوس ثابت (اما الدراسة النظرية فقد تضمنت استخدام برنامج .اعتمادا على قوة القص العظمى لوصلة اللحام

)Ansys 5.4 باستخدام طريقة العناصر المحددة لحساب االجهادات الحرارية في وصلة اللحام ( .)8,7,6(sec) وازمان لحام Amp ) 120,110,100,80عند تيارات لحام

عند تيار لحام 2000Nوقد اظهرت النتائج العملية ان افضل قوة قص لوصلة اللحام كانت )110 Amp) 6) وزمنSec والتي اعطت افضل توزيع لالجهادات الحرارية الضغطية خالل (

وتم اجراءالمقارنة للنتائج المستحصلة من البرنامج الحاسوبي مع .قطر وعمق نقطة اللحام النتائج العملية من خالل قياس الصالدة عبر مقطع وصلة اللحام النقطي حيث كانت النتائج

.متوافقةTHEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY FOR

THERMAL STRESSES DISTRIBUTION IN (TIG SPOT) WELDS OF AL-MG ALLOY (5052).

Abstract In this study Tungsten Inert Gas spot welding (TIG Spot ) is carried out for Al-Mg alloy (5052) with the overlap join for sheet of 1mm thickness. Welding process is carried out at different welding currents and times at a constant arc length (1.6mm). optimum welding conditions are determined depending on maximum shear force of weld joint. Theoretical work is by using finite element method by utilizing program (Ansys 5.4 ) to calculate thermal stresses in TIG Spot at welding currents (80,100,110,120)Amp and welding times(6,7,8)sec.

دراسة عملية ونظرية لتوزيع االجهادات الحرارية في منى خضير عباس. د.ا

)5052 مغنيسيوم (–اللحام النقطي لسبيكة االلمنيوم وصالت احالم عبد االمير الخفاجي .م. م

508

The results showed that the best maximum shear force for welds was 2000N at 110Amp and 6sec. These result gives better distribution for thermal compressive stresses through depth and diameter of spot weld. The comparisons between computational results and experimented work from hardness measurement through a cross section of spot weld have a good agreement.

المقدمة 1- النقطي بقطب التنكستن المحمي بالغاز الخامل ي تعتبر طريقة لحام القوس الكهربائ

)TIG Spotالمهمة لربط ة) من طرائق اللحام االنصهاري والتي تعد من أهم العمليات التجميعيوالصفائح المعدنية الرقيقة التي تدخل في صناعة األجزاء المعدنية وهي تحقق متانة جيدة

.[1]لألجزاء وضمان األداء الجيد عالوة على سهولة وسرعة اللحام واإلنتاجية العالية اللحام االنصهاري هو عملية صهر معدن أو سبيكة بتعريضها إلى درجات حرارة عالية

ان اللحام النقطي .تفوق درجة انصهارها ثم انجماد المعدن المنصهر تحت الظروف الطبيعية ) يتم باستعمال قطب التنكستن مثبت داخل TIG Spotبقطب التنكستن المحمي بالغاز الخامل (

مشعل اللحام ويمثل احد أقطاب الدائرة الكهربائية بينما تعتبر الشغلة هي القطب األخر. وقد تحدث اجهادات حرارية في األجزاء الملحومة عند نقطة اللحام وتتخلف اجهادات متبقية

) Residual Stresses ( بعد أكمال عملية اللحام حيث تسبب أحيانا عدم ترابط الوصالت الملحومة عالوة على ان اجهادات شد عالية تتولد خاصة في المنطقة القريبة من اللحام قد تسبب

أما إذا كانت االجهادات المتبقية من .فشل في التراكيب الملحومة وأحيانا انفصال قطعتي اللحام د لقد قام العدي.] 2نوع اجهادات ضغطية فأنها تكون مفيدة وتعمل على تحسين خواص الوصلة [

من الباحثين بدراسة االجهادات المتبقية في الملحومات ومنها الدراسة التي قام بها الباحث

(T.Zacharia)]بمحاكاة ونمذجة االجهادات المتبقية في الملحومات )1997(في عام ]3وجماعته) وأجريت عملية التحليل لالجهادات GTA). واستخدم اللحام النقطي بطريقة (HY-100للفوالذ (

Netro() ومقارنتها بطريقة حيود النيوترونات FEMباستعمال طريقه العناصر المحددة (

diffroetions( وقد وجد تطابق جيد في النتائج بين الطريقتين وتم التوصل إلى أن االجهاداتالمتبقية المستحصلة من البرنامج الحاسوبي في منطقة االنصهار والمنطقة المتأثرة بالحرارة

)HAZ. كانت أعلى من االجهادات المقاسة بطريقة حيود النيوترونات ( ]بمحاكاة عملية لحام المقاومة الكهربائي 4)[2002 وجماعته(Li Baoqing) قام الباحث(

) واستخدمت طريقة التحليل FEM) بطريقة العناصر المحددة (5052لسبيكة األلمنيوم ()Contact analysis لدراسة توزيع الضغط عند مساحة التماس عند األسطح الفاصلة مابين (

األجزاء المراد لحامها أي عند السطح الفاصل بين األقطاب والشغلة وتعتبر عملية توزيع

Dr. Muna K. The Iraqi Journal For Mechanical And Material Engineering, Vol. 11,No. 3, 2011

509

االجهادات عندها عملية معقدة وصعبة التحليل لذلك استخدمة المحاكاة باستعمال برنامج )Ansys وقد لوحظ من نتائج المحاكاة العددية (.) لتسهيل عملية التحليل والحل Numerical

simulation إن توزيع الضغط عند منطقة االتصال بين الشغلة واألقطاب تعتمد بشكل أساسي ( .على قطر األقطاب وسمك الشغلة ومقدار القوة المسلطة على األقطاب

) بأجراء المحاكاة بطريقة العناصر (2004 عام]5 وجماعته[(N.Visniakov) قام الباحث سيلكون –) من سبيكة األلمنيوم Cast rims) عند لحام الهياكل المعقدة الشكل(FEMالمحددة (

).3%Si وتم أجراء اللحام بالقوس الكهربائي. ((TIG) )78.05 باستخدام أقطاب لحام نوع OK (Tig rod )4.0) قطرهاmm عند ظروف لحام متغيره من التيار، السرعة وكميه الحرارة ألداخله

ودراسة مدى تأثيرها على البنية ألمجهريه لمناطق اللحام وكذلك جوده ونوعيه اللحام واستعمل وقد تم قياس توزيع درجات الحرارة . )Solid 70 ونوعية العنصر( Ansys Softwareبرنامج

وقد تم التوصل إلى ان اكبر منطقة هي المنطقة .)Rimsعند ثالث نقاط بالقرب من حافة (573P) وكانت درجه الحرارة أعلى من (HAZالمتاثرة بالحرارة (

oPK وان االختالف في قيمة (

.% 5درجات الحرارة بين النتائج ألعمليه والنظرية ألتزيد عن ] بدراسة توزيع االجهادات المتبقية ألقراص 6) [2006) وجماعته عام (T.Sarielوقام الباحث (

وقد تم قياس توزيع (GTA Spot) . ملحومة بطريقه اللحام النقطي(TI6AL4V)من سبيكة ) بسمك مختلف Discاالجهادات بطريقه حيود االشعه السينية وقد استخدمت ثالث أقراص (

mm)10.5,8.5,6.5(. وأجريت عمليه اللحام بتيارات مختلفة وتم مقارنه النتائج المستحصلة من وقد وجد إن توزيع االجهادات في الطرق .) والمحاكاة ألعدديهHole-drillingطريقه الثقب (

الثالثة كان متماثال ومتشابها مع نتائج التوزيع المستحصله من البحوث ألسابقه وكانت عبارة عن اجهادات شديه بالقرب من منطقه االنصهار وتنحدر تدريجيا إلى اجهادات ضغطية عند االبتعاد

وكانت قيم االجهادات .عن منطقه االنصهار ثم تزداد وتصل تقريبا إلى الصفر عند حافة القرص .تختلف في الطرق الثالث

الهدف من البحث . دراسة توزيع االجهادات الحرارية في منطقة اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة لوصالت من 1

(Ansys 5.4) . باستخدام طريقة العناصر المحددة باستخدام برنامج(5052) (Al-Mg)سبيكة النقطي من (زمن ، وتيار اللحام) على توزيع االجهادات (TIG). دراسة تأثير متغيرات اللحام 2

الحرارية في وصالت اللحام.

. مقارنة النتائج المستحصلة من البرنامج ألحاسوبي مع النتائج العملية عن طريق قياس الصالدة 3 . والمنطقة المتأثرة بالحرارة والمعدن االساسمالدقيقة عند منطقة اللحا



510

Experimental Work - اإلجراءات العملية: 2

السبيكة المستخدمة: 2-1) لما mm 1 على شكل صفائح بسمك ((Al-Mg) تم استخدام سبيكة األلمنيوم- مغنيسيوم

تتميز به من متانة عالية وقدرة على التشكيل واللحام ومقاومة جيدة للتآكل مما يجعلها جيدة ]7[ .االستعمال في عمليات اللحام مقارنة مع باقي أنواع السبائك عالية المتانة

) يوضح (2،3)والجدولين (.)5052) (Al-Mg) يوضح التركيب الكمياوي لسبيكة(1والجدول ( Al-Mg)(.(5052][8 والحرارية لسبيكة (ةالخواص الميكانيكي

عملية اللحام 2- 2 TIG spot أجريت عملية اللحام بالقوس الكهربائي بقطب التنكستن المحمي بالغاز الخامل (

) لكل منهما .وقد تم استخدام ماكنة 1mm) وبسمك (Al -Mgمتراكبتين من سبيكة ( ) لصفيحتين) . واستعمل قطب (>Messer Griesheim Multi WIG>G350-1 لحام اعتيادية نوع

) Liter/min 15)، وكان معدل ضخ غاز االركون( 3.2mm بقطر((EWthR2R)التنكستن نوع وتم تثبيت طول القوس (وهي المسافة بين نهاية قطب التنكستن واألجزاء المراد لحامهما )حيث

) وفولتية ثابتة DCSP. وقد أجريت عملية اللحام باستعمال قطبية مباشرة (1.6mm)كان( )12Volt وتم تحديد الظروف المناسبة لمتغيرات اللحام وتم مقارنة هذه النتائج مع النتائج .(

العملية باالعتماد على قياس قوة القص العظمى للوصلة اللحام وتوزيع الصالدة عبرالمقطع العرضي لوصلة اللحام النقطي.

اختبار قوة القص 3 -2) لقياس قوة القص العظمى Instron Machine 1195 استخدم جهاز اختبار الشد (

لوصالت اللحام النقطي وهو من االختبارات الشائعة لفحص قوة القص إذ ال يمكن االعتماد على لعدم انتظام مساحة منطقة اللحام لصعوبة قياسها بدقة فحص مقاومة الشد لنقطة اللحام ونظرا

]9[ يطرأ على المنطقة مع اختالف ظروف اللحام.ينظرا للتغير الذ الفحص ألمجهري والصالدة 4- 2

بعد عملية اللحام واختيار الظروف المناسبة لكل حالة من متغيرات اللحام تم تحضير العينات ) . TIG Spotللفحص ألمجهري وقياس الصالدة لوصالت اللحام النقطي (

) بدرجات مختلفة SiCوقد أجريت عملية التنعيم الرطب بالماء باستخدام ورق تنعيم من نوع () بحجم Diamond). ثم أجريت عملية الصقل باستخدام معجون الماس (1000,500,320,220()1μm .بعد ذلك تم غسل العينة بالماء والكحول وتم تجفيفها. (


511

) حيث تم غمر العينة HF+99%H20%1ثم تم استعمال محلول اإلظهار والذي يتكون من () وبعدها تم غسل العينة بالماء والكحول وجففت لتصبح جاهزة للفحص ألمجهري. sec)20لمدة

) لقياس الصالدة الدقيقة Vickers Testإما بالنسبة لقياس الصالدة فقد استخدم جهاز فيكرز () لفترة زمنية 20(g) من خالل تسليط حمل مقداره HAZلمنطقة اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة (

. تم قياس معدل قطر االثر الناتج على اساسها وتم حساب الصالدة عبر sec) (15تصل الى ) HAZالمقطع العرضي لمنطقة اللحام بدا من مركز نقطة اللحام ثم المنطقة المتأثرة بالحرارة (

الى المعدن األساس. Welding Simulation /Theoretical Work - الجانب النظري/ محاكاة عملية اللحام3) من نوع لحام تراكيبي ( (TIG Spot تمت نمذجة عملية اللحام لوصالت اللحام النقطي

lapping (Over ) باجراء التحليل باستخدام برنامج (Ansys 5.4 واستعمال طريقة العناصر ]10 [المحددة وكما يلي:-

) ،ولما 3D في حاله lapping (Over) يتم رسم القطعتين المراد لحامهما لوصلة اللحام نوع (1-األنموذج وكما مبين في الشكل نصف فقد تم اخذكانت االجزء المراد لحامهما متناظرة المقاطع ،

وتم الرسم حسب االبعاد آالتية: )1(Length (L)= 100mm , Width(W)=25mm , Thickness (t)= 1mm

خواص المعدن إدخال 2- ) 5052 مغنيسيوم (–يتم إدخال خواص السبيكة المستخدمة في هذا البحث وهي سبيكة األلمنيوم

.) يبينان الخواص الميكانيكية والحرارية للسبيكة على التوالي 3(,)2والجدولين ( الشبكة لنوع العنصر وعم3-

الهدف النهائي لتحليل العناصر المحددة هو أعادة خلق أنموذج رياضي للنظام الحقيقي الهندسي وبمعنى أخر التحليل يجب إن يتم على األنموذج الرياضي الذي تم خلقه لتمثيل

الخواص الفيزياوية إذ إن توليد األنموذج يعني الترتيب الهندسي لعقد األنموذج والعناصر وعمل Bilinearوتم معادلة المعدن على اساس (.)Free Mesh)ونوعيتها (Meshالشبكة (

Kinematic Hardeing Rue ) وعلى اساس سلوك المادة (Elasto Plastic(. اما العنصر ) والذي استخدم في البرنامج من اجل تمثيل حالة االزدواج بين Solid 98 تم تطبيقه هو (يالذ

ويمتلك هذا العنصر العديد من درجات الحرية وتم تحديد .)Couplingاإلزاحة واالجهادات (). علما ان درجات الحرية الكلية لعملية اللحام Stresses, Ux, Uy ,Uzأربعة درجات هي (



512

درجات في الحرية 4 عقدة ×7772النقطي حسب األنموذج الذي تم تحليله في هذا البحث .فنحصل على درجات الحرية الكلية لألنموذج

7772 × 4 = 30088درجات الحرية الكلية لألنموذج

وتم تحديد حجم صغير للعنصر عند منطقة اللحام ألهمية هذه المنطقة مقارنة عما يجاورها ) يبين عمل الشبكة لوصلة اللحام 2وللحصول على دقة عالية لنتائج توزيع االجهادات والشكل (

.وحسب تصميم منطقة اللحام

إدخال متغيرات اللحام الرئيسية لعملية اللحام والتي تم دراستها في هذا البحث ضمن الحدود 4 -التالية:

.) 120,110,100,80(Ampتيار اللحام ) و,sec)6 8,7زمن اللحام

وضع الشروط الحدية التي تجعل أنموذج العناصر المحددة لقطعتي اللحام وكأنهما إثناء 5- وهي نوعان: عملية اللحام فعال

حرتان تحت تأثير القوة ن : شروط حدية خاصة بتثبيت قطعتي اللحام لكي ال تكوناأوال .المسلطة وهي تساهم في حساب االجهادات والتشوهات

: شروط حدية خاصة بالمحيط الحراري بحيث تكون مشابهة بقدر االمكان للظروف ثانيا الحقيقية التي تكون بها القطعتين إثناء عملية اللحام ، فكان اعتبار القطعتين تحت درجة حرارة

) وهي الدرجة التي تحيط بنقطة اللحام ، ودرجة حرارة نقطة اللحام تعتمد C°50اولية مقدارها () يوضح الشروط الحدية الخاصة 3قيمتها على متغيرات اللحام من زمن وتيار لحام والشكل (

بالقطعتين.

استخالص النتائج األحمال تطبيق 6- ) حيث انه يحتاج إلى Transient في هذه المرحلة تم تعريف شكل التحليل وهو تحليل انتقالي (

زيادة كبيرة في الوقت ويحتاج إلى تكرار التوازن . وقد تم تطبيق الحمل الحراري الناتج عن التيار . والبدء بحل العناصر المحددة

عرض النتائج 7- في هذه الخطوة يتم عرض نتائج التحليل ، أي عرض توزيع االجهادات الحرارية عبر قطر وعمق

.نقطة اللحام لوصالت اللحام عند تيارات وازمان مختلفة


513

Assumptions- االفتراضات 4- اهمال انتقال الحرارة بالحمل واالشعاع. 1 .- اعتبار تغير سرعة انتقال المصدر الحراري ثابتة حيث ان اللحام موقعي (نقطي)2) في 3- اعتبار الصفائح المعدنية المراد لحامها مثبتة ومعزولة حراريا وكما موضح في الشكل (3

.متن البحث

.- اعتبار تغير الخواص الفيزياوية للسبيكة ثابتة مع الزمن4 .- اعتبار االجزاء الملحومة ونقطة اللحام منتاظر5 - النتائج والمناقشة 5- مناقشة النتائج العملية 1

تاثير تيار وزمن اللحام 1-1 ) الذي يوضح القيم العملية لنتائج اختبار الشد القصي لوصالت اللحام النقطي 4من الجدول (

يالحظ عند زيادة تيار اللحام تزداد قوة القص العظمى لوصالت اللحام .)5052لسبيكة االلمنيوم ( وكذلك الحال بالنسبة لزيادة زمن اللحام .) 1.6mmالنقطي عند زمن ثابت وطول قوس ثابت (

ولكن نجد ان تاثير التيار .فان قوة القص العظمى تزداد ايضا عند تيار ثابت وطول قوس ثابت اكبر من تاثير زمن اللحام وهذا يعود الى زيادة قطر نقطة اللحام وكذلك تغلغل اللحام عبر

.القطعتين المتراكبتين وبالتالي زيادة مقاومة الوصلة )حيث وصلت قوة القص العظمى 6sec) عند زمن( 110Amp ونجد ان افضل تيار هو (

) وهذا يعني ان 130Amp عند تيار ((1400N)) ثم انخفضت قوة القص الى 2000Nالى () وخروج المعدن المنصهر من Splashingزيادة التيار الى قيم عالية جدا يؤدي الى تناثر (

منطقة اللحام وبالتالي تؤدي الى تكوين عيوب اللحام كالمسامية والفجوات والشقوق ومن ثم .انخفاض قوة القص لوصلة اللحام

- مناقشة نتائج قوة القص والصالدة والبنية المجهرية2-1

) وزمن 110Amp تم قياس الصالدة الدقيقة وعند الظروف المناسبة من تيار اللحام(وقد حصلنا على قيمة .)4) كما موضح في الشكل (1.6mmالقوس ( ) وطول 6secاللحام (

. HV) 53للصالدة عند مركز وصلة اللحام(

وقد اخذت قيم الصالدة عبر المقطع العرضي لوصلة اللحام النقطي على بعد مسافات من مركز .منطقة اللحام ثم المنطقة المتاثرة بالحرارة باتجاه السبيكة االساس



514

) يوضح البنية المجهرية لمناطق اللحام والمعدن االلساس لسبيكة االلمنيوم 5 اما الشكل () المنطقة المتاثرة بالحرارة وهي عبارة عن بلورات b-5) والشكل (a-5) والشكل (5052مغنيسيوم (

طولية متجهة نحو مركز الوصلة بسبب االنحدار الحراري من وصلة اللجام النقطي الى المنطقة ) يبين البنية المجهرية لمنطقة اللحام وهي عبارة عن C-5) والشكل (HAZالمتاثرة بالحرارة (

حبيبات ناعمة متساوية تقريبا ويعزى ذلك الى معدل التبريد السريع عند منطقة اللحام والتوصلية .الحرارية العالية لاللمنيوم لسبيكة االلمنيوم

نتائج البرنامج الحاسوبي 2 -

تاثير تيار وزمن اللحام 2 -1) H=tIEعند زيادة تيار اللحام تزداد كمية الحرارة المتولدة في منطقة اللحام وحسب المعادلة (

Eو تيار اللحام باالمبير Iزمن اللحام بالثانية وt تمثل كمية الحرارة بالجول وH(حيث ان فولطية اللحام بالفولط )مما يساعد على زيادة معدل صهر المعدن وبالتي يزداد قطر نقطة اللحام

وخالل عملية اللحام .وعمق التغلغل لمنطقة الصهر عبر السطح الفصل مابين القطعتين المتراكبين يحدث تمدد وتقلص شديدين خالل دورة اللحام الحرارية اذ ترتفع درجة الجرارة اعلى من درجة

Pاالنصهار حيث تصل الى

OPC ( 697) عند تيار Amp )130 وزمن ( sec)6 وطول قوس (

mm)1.6 (] 11[ . وقد ترافق هذه العملية تكوين اجهادات حرارية ضغطية وشدية عبر نقطةاللحام وكذلك عبر سمك القطعتين وهذا يعني تباين الخواص الميتالورجية والميكانيكية مابين نقطة

وقد تؤدي التيارات العالية واالزمنة .اللحام والمعدن االساس ثم يؤدي الفشل الوصلة بسهولة الطويلة الى حدوث خروج المعدن المنصهر من منطقة اللحام وحدوث تشوهات وعدم انتظام

.وتماثل شكل قطر منطقة اللحامويعد تيار وزمن اللحام عامالن مهمان في عملية اللحام وذلك لتاثيرهما الكبير في كمية الحرارة

الالزمة لصهر المعدن وتكوين وصلة اللحام وبالتالي تاثيرهما على توزيع االجهادات الحرارية في منطقة اللحام والمنطقة المتاثرة بالحرارة

) عند تيارات تتراوح بين 9) (8 ) (7)(6 عند مالحظة االشكال من االشكال من( Amp)100-80 وزمن (sec)6 وطول قوس (mm)1.6 ان االجهادات الضغطية تتركز عند (

منطقة اللحام أي عند المعدن المنصهر لمنطقة اللحام وتزداد قيمة هذه االجهادات وتتسع خالل .قطر منطقة اللحام بزيادة تيار اللحام ، في حين تكون اجهادات شدية تتركزاسفل منطقة اللحام

وكذالك فان توزيع االجهادات خالل عمق وصلة اللحام تزداد بزيادة تيار اللحام وصوال الى اسفل


515

) 33.8MPa) يالحظ وجود اجهادات ضغطية قيمتها(9الصفيحة عند التيارات العالية والشكل (تتركزعند منطقة المعدن اللحام وجهادات شدية عند منطقة المتاثرة بالحرارة اذ تتراوح

.) 11.7MPa) و ( 27.8MPaبين() يوضحان العالقة البيانية لتوزيع االجهادات مع قطر نقطة اللحام وعمق 11) (10 اما الشكلين(

على لتوالي حيث يالحظ ان قيمة االجهادات الضغطية تزداد مع زيادة التيار وتتركز في اللحام قطر نقطة خالل منطقة اللحام في حين ان االجهادات الشدية تتضائل باتجاه المعدن االساس

.اللحام وكذلك باتجاه عمق اللحام

) عند 8-7(sec) الذان يوضحان توزيع االجهادات عند زمن 13) (12وعند مالحظة الشكالن () يالحظ ان زيادة زمن اللحام يوثر على زيادة تشتت في توزيع Amp)80تيار ثابت قيمته

) يوضحان العالقة البيانية لتوزيع االجهادات 15) (14االجهادات وعدم النتظامها والشكالن (خالل قطر نقطة اللحام وسمك اللحام على التوالي ويالحظ ان زيادة زمن اللحام يوثر على زيادة

.توزيع االجهادات خالل قطر وعمق اللحام

االستنتاجات تؤدي التيارات العالية واالزمنة الطويلة الى انخفاض قوة القص العظمى وكذلك عدم انتظام 1-

شكل قطر منطقة اللحام والتغلغل الكبير خالل سمل القطعتين المتراكبتين.

) عند مركز نقطة اللحام ثم تنخفض HV) 53 تمتلك وصلة اللحام النقطي اعلى صالدة 2- .تدريجيا باتجاه المنطقة والمتاثرة بالحرارة ثم المعدن االساس

110Amp وصلت اعلى قيمة لالجهادات الضغطية عند مركز نقطة اللحام عند لحامها بتيار 3- والتي هي افضل توزيع لالحهادات الضغطية خالل قطر وعمق وصلة اللحام النقطي 6secوزمن

. HAZومن ثم تتالشى هذه االجهادات وتصل الى الصفر خالل ا لمنطقة المتاثرة بالحرارة.

تطابق جيد بين النتائج العملية المستحصلة من التجارب لقياس الصالدة مع النتائج 4 -) من حيث توزيع االجهادات Ansys 5.4المستحصلة من البرنامج الحاسوبي باستخدام (

.الضغطية والصالدةخالل مناطق وصلة اللحام النقطي

References



516

1- W.Gibson Stuart,"Advanced Welding", First Published By Macmillan Press LTD,London,1997. 2-Sindo Kon, "Welding Metallurgy", 2nd edition ,John Widy&Sons Inc.Publication,2003. 3-T.Zacharia , B.Taljat and B.Radhakrishnan," Modeling of Stresses in Hy-100 Weldments",ICES97,International Conference on Computational Engineering Science,Jan Jose,Costa Rica,May4-7,1997,P.P 1-5. 4- Li-Baoqing,Shan Ping Lian,Hu Shengsun," Study of Contact Behavior in the Pre-Squeeze Stage of Aluminum Alloy Resistance Spot Welding",2002 5- N.Visniakov,D.Scekaturoviene,O.Cernasejus,"Modeling of Thermal Processes in A Dissymmetrical Welded Cast Aluminum Desingns",4P

thP International DAAAM

Conference , 29-30 P

thP April 2004,Tiallinn,Estonia,PP223-226.

6- J.Sariel,L.Dahan,R.Reuven,M.Szanto and A.Stern,"Residual Stress Distribution in GTA Spot welded Ti6Al4V Disks",Copy right JCPDS-Iternational Center for Diffraction Data 2006 ISSN 1097-2002 PP195-200. 7-W.Bolten, Engineering Materials Technology , Butter Worths, 3rd edition ,1998. 8-" Aluminum Select Physical and Elastic Properties”, Matter Project the . University of Liverpool 2001 0Thttp://www.matter.com0T

لسبائك االلمنيوم"اطروحة ماجستير TIG Spot هيثم يحيى عبد المجيد "دراسة تاثير بعض المتغيرات في لحام 9- 2003قسم هندسة االنتاج والمعادن .الجامعة التكنولوجية ,

10 -"ANSYS Verificatin Manual", ANSYS ,Inc. ,1996.

التوزيع الحراري لوصالت اللحام النقطي محاكات "احالم عبد االمير ,منى خضير، عبد الحسين غانم 11- (TIG Spot) لسبيكة االلمنيوم- مغنيسيوم باستعمال طريقة العناصر المحددة"Al- kharizmi

Enjineering J oural, Baghdad univarsity vol.4,N o,2 , 2008,pp83-97.

http://www.matter.com/�


517

.]5052]8)-(Al-Mg O لسبيكة)%wt() التركيب الكيمياوي1 (جدول

] O-5052 ](8(Al -Mg الخواص الميكانيكية لسبيكة )2جدول (

]O ] (8-5052) الخواص الحرارية لسبيكة ألمنيوم-مغنيسيوم (3جدول (

يبين ابعاد القطعتين المراد لحامهما )1شكل (

Element Si Mg Fe Mn Cu Cr Zn Al

wt% 0.215 2.26 0.21 5 0.0042 0.04 0.3025 .0025 96.9

صالدة

فيكرز HV

صالدة برينل

HB

مطيليهال δ%

إجهاد

خضوعال σy

MPa

إجهاد القص

τ

MPa

إجهاد الشد

σT

MPa

معامل الجساءة

G

Gpa

معامل المرونة

E

Gpa

50 50 25 90 125 195 26.3 70

نسبة بويسنγ

الكثافةρ kg/mP

3

درجة السيولةTRLiqRP

oPC

درجة التجمد

TRsolRP

oPC

السعة الحرارية

Cp J/kg.k

معامل التمدد الحراري

µm/m-ºC

معامل التوصيل λ الحراري

W/m.k

0.33 2860 650 605 901 23.7 138



518

)D-3) وحالة (D-2) يوضح الشبكة في حالة (2شكل (

) يوضح الشروط الحدية لتثبيت القطع3(شكل

) لوصالت الللحام النقطيShear Tensile Test) النتائج العملية من اختبار الشد القصي (4 جدول (

Maximum Shear Force ( N) Welding Current (Amp)

8 (Sec) 7 (Sec) 6 (Sec)

- 1400 - 50 - 1500 - 60

1750 1900 - 70 1400 2000 1500 80 1300 2400 1650 90

- - 1800 100 - - 2000 110 - - 1750 120 - - 1400 130


519

40

42

44

46

48

50

52

54

56

0 2 4 6 8 10 12 14

Distanse from Weld Center(mm)

Mic

ro H

ardn

ess(

MH

V)

,)Amp 100 عند تيار ( )Al-Mg لصفيحة من سبيكة (م) يوضح توزيع الصالدة الدقيقة لوصلة اللحا4شكل ( )mm 1.6وطول قوس ( )sec 6وزمن لحام (

a) السبيكة االساس ( 38Xقوة التكبير

( b) (حبيبات طولية)المنطقة المتاثرة بالحرارة 380Xقوة التكبير



520

(c)اللحام (حبيبات ناعمة) والحبيبات الطولية ة منطق 380Xقوة التكبير

)Al-Mg) البنية المجهرية لوصلة لحام السبيكة (5الشكل (

) mm 1.6) وطول قوس (6sec زمن ((amp 80 )توزيع االجهادات في منطقة اللحام عند تيار ) 6شكل (


521

mm 1.6) وطول قوس (6sec زمن ((amp 100)توزيع االجهادات في منطقة اللحام عند تيار ) 7شكل (

) mm 1.6) وطول قوس (6sec زمن ((amp 110)توزيع االجهادات في منطقة اللحام عند تيار 8 ) شكل (



522

) mm 1.6) وطول قوس (6sec زمن ((Amp 120)وزيع االجهادات في منطقة اللحام عند تيار ت) 9شكل (

وطول القوس 6sec نقطة اللحام عند زمن قطر مع االجهادتيوضح توزيع )10شكل (

-40

-35

-30

-25

-20-15

-10

-5

0

5

87.5 89.5 91.5 93.5 95.5 97.5 99.5

Weld Diametr (mm)

Stre

sses

I=80 AmpI=100 AmpI=110 AmpI=120 Amp


523

-40-35-30-25-20-15-10

-505

10

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Weld Depth (mm)

sstr

ess

I=80 AmpI=100AmpI=110 AmpI=120 Amp

وطول القوس 6sec نقطة اللحام عند زمن عمق مع االجهادتيوضح توزيع )11شكل (

) mm 1.6) وطول قوس (7sec زمن ((amp 80) منطقة اللحام عند تيار توزيع االجهادات في ) 12شكل (



524

) mm 1.6) وطول قوس (8sec زمن ((amp 80) منطقة اللحام عند تيار توزيع االجهادات في ) 13شكل (

-40

-35

-30

-25

-20-15

-10

-5

0

5

87.5 89.5 91.5 93.5 95.5 97.5 99.5 101.5

Weld Dieametr(mm)

Stre

sses

(Mpa

)

Weld Time=6 secWeld Time =7 secWeld Time = 8 sec

) 1.6mm (وطول القوس) 80Amp تيار ( نقطة اللحام عندقطر مع االجهادتيوضح توزيع )14شكل (


525

-40-35-30-25-20-15-10

-505

10

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Weld Depth (mm)

Stre

sses

(Mpa

)

Weld Time =6 sec

Weld Time = 7sec

Weld Time = 8 sec

) 1.6mm (وطول القوس) 80Amp تيار ( نقطة اللحام عند عمق مع االجهادتيوضح توزيع )15شكل (

5052) موﻴﺴﻴﻨﻐﻤ – موﻴﻨﻤﻟﻻا ﺔﻛﻴﺒﺴﻟ ...the iraqi journal for...

Documents