اثر متغیرهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی زیر آب (UFSW) بر ریزساختار و ویژگی‌های مکانیکی جوش آلیاژ آلومینیوم 4343

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

حامد ثابت ¹ , محمد صادقی ² , مهدی محمدی‌خواه ³ , نوید میرزامحمد ⁴ , مهرزاد خلیلی ⁵

1 - استادیار گروه مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج
2 - کارشناس ارشد مهندسی مواد دانشگاه ازاد اسلامی واحد کرج
3 - کارشناس ارشد مهندسی مواد دانشگاه ازاد اسلامی واحد کرج
4 - کارشناسی مهندسی مواد گروه پژوهشی مهندسی جوش
5 - کارشناس آزمایشگاه ها و کارگاه ها گروه مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج

تاریخ دریافت : 1394/10/09 تاریخ پذیرش : 1394/10/09 تاریخ انتشار : 1390/07/01

کلید واژه: ریزساختار, ویژگی‌های مکانیکی, جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی زیر آب, آلومینیوم 4343, فراسنج‌های جوشکاری,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، اثر متغیرهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب نظیر سرعت حرکت خطی، سرعت دوران پین و دمای آب بر ریزساختار و ویژگی‌های مکانیکی جوش آلیاژ آلومینیوم 4343 مورد بررسی قرار گرفته و با شرایط معمول جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در محیط هوا مقایسه شده است. بدین منظور، جوشکاری در زیر آب در دو دمای 30 و 2 درجه‌ی سانتی‌گراد و همچنین در هوای ساکن (شرایط معمول) با گام‌های جوشکاری متفاوت [ = ] 06/0، 08/0 و 1/0 میلی‌متر بر دور به گونه‌ی سر به سر روی ورق‌های آلومینیومی 4343 انجام گردید. نتایج بازرسی‌ چشمی سطوح اتصال نمونه‌های گوناگون مشخص نمود که قطعات جوشکاری شده در زیر آب و هوا از نظر شکل ظاهری مشابه بوده و بدون عیب و ترک می‌باشند. نتایج بررسی‌های متالوگرافی نوری و SEM نشان داد که با کاهش دمای آب و افزایش شدت خنک‌کنندگی محیط جوشکاری در یک گام جوشکاری ثابت، اندازه‌ی رسوبات Si2Fe و فاز کوچک‌تر و اندازه‌ی دانه‌ها کاهش می‌یابد. بالاترین کاهش در اندازه‌ی دانه‌ها، رسوبات Si2Fe و فاز مربوط به نمونه‌ی جوشکاری شده با گام جوشکاری 1/0 میلی‌متر بر دور بود. نتایج آزمون‌های سختی و کشش نیز مشخص نمودند که با افزایش شدت خنک‌کنندگی محیط جوشکاری در یک گام جوشکاری ثابت، سختی، استحکام کششی و استحکام تسلیم افزایش یافته و درصد ازدیاد طول نسبی کاهش می‌یابد و در مجموع بالاترین ویژگی‌های کششی(استحکام کششی و استحکام تسلیم) و سختی مربوط به نمونه‌ی‌ جوشکاری شده با گام 1/0 میلی‌متر بر دور در محیط زیر آب 2 درجه‌ی سانتی‌گراد می‌باشد.  

منابع و مأخذ:

1- R.S. Mishra, Z.Y. Ma. "Friction stir weldingand processing", Materials Science and

Engineering R, 50, pp 1-78, 2005.

2- Ren, S.R, Ma, Z.Y, Chen, L.Q. Effect ofWelding Parameters on Tensile Properties and

Fracture Behavior of Friction Stir Welded AlMg-Si

alloy. Scripta Materialia, 56, pp69-72,2007.

3- Y.M.Hwang, Z.W.Kang, Y.C. Chiou,H.H.Hsu, "Experimental study on Temperature

Distributions within the Work piece DuringFriction Stir Welding of Aluminum alloys".

International Journal of Machine Tools &Manufacture, 48, pp778-787, 2008.

4- F. Alcantara, N.G, "Temperature Evaluationand Mechanical Properties of Dissimilar

Friction Stir Weldments when joining AA2024 and AA7075 with an AA6056 alloy".

Welding world,50 (11/12),pp 107-116,2006.

5- Y.S. Sato, Y. Kurihara, S.H.C. Park, HKokawa, N. Tsuji, "Friction stir Welding of

Ultrafine Grained Al alloy 1100 Produced byAccumulative roll-Bonding", Scripta

Materialia, 50, pp57-60, 2004.

6- P. Cavaliere, F. Panella, "Effect of ToolPosition on the Fatigue Properties of

Dissimilar 2024-7075 Sheets joined by frictionstir welding". Journal of Materials Processing

Technology, 206, pp249-255, 2008.

7- P. Cavaliere, R. Nobile, F. Panella,W.Squillace, A." Mechanical and Microstructural

Behavior of 2024-7075 Aluminum alloySheets Joined by Friction Stir Welding".

International Journal of Machine Tools andManufacture, 46, pp588-594, 2006.

8- W.B. Lee, Ym. Yeon, S.B. Jung, "TheMechanical Properties Related to the

Dominant Microstructure in the Weld Zone ofAl Alloy Joints by Friction Stir Welding".

Journal of Materials Science, 35, pp4191-4193, 2003.

9- K. Elangovan, V.Balasubramanian,"Influences of Pin Profile and Rotational

Speed of the Tool on the Formation ofFriction Stir Processing Zone in AA2219

Aluminum alloy". Materials Science andEngineering A,459, pp7-18, 2007.

10- P. Cavaliere, A. Squillace, F. Panella,"Effect of Welding Parameters on Mechanical

and Microstructural Properties of AA6082Joints Produced by Friction Stir Welding".

Journal of Materials Processing andTechnology,200, pp364-372, 2008.

11- K.V. Jata, K.K. Sankaran, J. Ruschau,"Friction-Stir Welding Effects on

Microstructure and Fatigue of Aluminum alloy7050-T7451". Metallurgy and Materials

Transactions A, 31:21, pp81-92, 2000.

12- H. Aydin, A. Bayram, A. Uguz, K.S.Akay, "Tensile Properties of Friction Stir

Welded Joints of 2024 Aluminum Alloys inDifferent State". Materials Design, 86, pp326-

331, 2008.

13- J.Q. Su, T.W. Nelson, R. Mishra, M.Mahoney," Microstructural Investigation of

Friction Stir Welded 7050-T651Al". ActaMarerialia., 51,pp713-729, 2003.

14- D.Sarukada, K.Katoh, H.Toskisue "UnderWater Friction Welding of 6061 Aluminum

alloy "Journal of Japan Institute of LightMetals, 52,1, pp 42-53, 2002.

15- D.C. Hofmann and K.S. Vecchio,"Submerged Friction Stir Processing (SFSP):

An Improved Method for Creating Ultra-FineGrainedBulk Materials", Materials Science

and Engineering, A, 402,pp 234- 241, 2005.

16- H.J.Liu, H.J. Zhang, Y.X,Huang, Y.U.Lei"Mechanical Properties of Underwater Friction

Stir Welded 2219 Aluminum alloy"Transactions Nonferrous Metals Society

China, 20, pp 1387-1391, 2010.

17- M. Cabibbo , H.J. McQueen, E.Evangelista, S. Spigarelli, M. Di Paola, A.

Falchero, "Microstructure and MechanicalProperties Studies of AA6056 Friction Stir

Welded". Materials Science and EngineeringA, 460-461, pp86-94, 2007.

18- C.Genevios, D.Faberegue, A.Deschamps,W.J.Poole "on the Coupling between

Precipitation and Plastic Deformation onRelation with Friction Stir Welding of

AA2024 T3 Aluminum alloy" Materials

Science and Engineering A,441, pp 39-48,2006.

19- Y.J.Kwon, I.Shigematsu, N.Saito,"Mechanical Properties of Fine-Grained

Aluminum Alloy Produced by Friction StirProcess", Scripta Materialia, 49,pp 785-780,2003.