جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی چیست؟
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یک روش تولید پربازده برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم می باشد که موجب کاهش اندازه دانه آلیاژ و بهبود خواص تغییر شکل پلاستیکی آن می شود. این روش به خاطر نداشتن ماده پرکننده برای تولید سازه ها با وزن مناسب و کارکرد بهینه استفاده می شود.
در این تحقیق خواص مکانیکی و ریزساختار اتصال ایجاد شده توسط FSW در حین تغییر شکل پلاستیک و عملیات حرارتی بعد آن، بررسی شده است. مشخصات ریزساختاری این اتصالات توسط پراش الکترون برگشتی(SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی شد.
خواص مکانیکی اتصالات نیز توسط تست های کشش و میکروسختی ارزیابی شدند. مشخص شد استحکام کششی و استحکام تسلیم اتصالات جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی شده به خاطر تغییر شکل های پلاستیک مکرر و در نتیجه ریز شدن اندازه دانه ها به شدت افزایش یافته است.
عملیات حرارتی پس از جوشکاری FSW موجب افت شدید استحکام به خاطر رشد غیرطبیعی دانه ها شد. در نتیجه باید به عملیات حرارتی پس از جوشکاری و همچنین عملیات بین پاس های تغییر شکل، برای اتصالات FSW شده توجه بسیاری نمود.
تغییر شکل پلاستیک شدید اتصالات FSW شده موجب افزایش چگالی نابجایی ها و انرژی ذخیره شده در اتصال می شود و در حین عملیات حرارتی بعدی رشد دانه ها بیشتر شده و خواص مکانیکی اتصال افت می کند.
بیان مسئله
1- در این تحقیق خواص مکانیکی و تغییرات ریزساختاری اتصالات FSW شده همراه با شکل دهی پلاستیک و عملیات حرارتی مورد مطالعه قرار گرفته است.
2- ورق های آلیاژ آلومینیوم نورد شده O-2024 با ضخامت 5 میلی متر با اعمال سرعت های چرخش و پیشروی مختلف، FSW شدند.
3- لوله آلیاژ آلومینیوم برای پیدا کردن پارامترهای بهینه جوشکاری، شکل دهی و عملیات حرارتی، FSW شدند.
4- ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات FSW شده برای مرحله های مختلفشکل دهی مورد بررسی قرار گرفته است.
اهمیت مسئله
بیشتر مطالعات در رابطه با شکل پذیری بعد از جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم می باشد. ولی مطالعات بسیار کمی در مورد تحلیل خواص مکانیکی و ریزساختار اتصالات FSW شده ضمن عملیات شکل دهی چند مرحله ای، انجام گرفته است.
مواد و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی
♦ فلز پایه: ورق آلومینیوم نرد شده O – 2024 با ضخامت 5 میلی متر
♦ ورق: 75 × 300 میلی متر
در جدول زیر ابعاد ابزار و پارامترهای جوشکاری مورد استفاده در تحقیق بیان شده است.
| Welding parameters | Tool size (mm) | ||||
| Tool tilt | Travel speed | Rotation speed | Pin length | Pin diameter | Shoulder diameter |
| 2/5 | 100-300 mm/min | 400-800 rpm | 4/9 | 5 | 14 |
نتیجه گیری کلی
- افزایش سرعت جابجایی، خواص مکانیکی بهتری را نشان داد.
- اعمال عملیات بعدی تاثیر بسزایی در پایداری ریز ساختار قطعات FSW شده دارد.
- میکرو سختی اتصال FSW قبل و بعد از عملیات حرارتی به شدت کاهش می یابد.
- استحکام کششی و تسلیم اتصالات FSW به علت ریزدانه شدن پس از اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید، افزایش می یابد.
- تغییر شکل پلاستیک شدید اتصال FSW ، چگالی نابجایی/ انرژی بیشتری را در خود ذخیره کرده و متعاقبا تحت عملیات حرارتی بعدی موجب درشت دانه شدن می شود.
