بررسی تاثیر هندسه ابزار بر خواص مکانیکی و شکل گیری عیوب رایج در اتصال لبه روی هم آلیاژهای آلومینیوم در فرآیند جوشکاری هم زن اصطکاکی

محورهای موضوعی : روش ها و فرآیندهای نوین در تولید

محمدرضا نادری ¹ , محمد علی صفرخانیان ² , امیر حسین کوکبی ³ , امین عبداله زاده ⁴

1 - دانشگاه صنعتی شریف
2 - دانشکده مواد دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر مجلسی
3 - دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی شریف
4 - دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

تاریخ دریافت : 1395/09/05 تاریخ پذیرش : 1396/03/23 تاریخ انتشار : 1396/03/01

کلید واژه: فرآیند جوشکاری هم زن اصطکاکی, آلیاژ آلومینیوم 5456, اتصال لبه روی هم, هندسه ابزار,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، اثر هندسه ابزار برخواص مکانیکی و ریز ساختار جوش هم زن اصطکاکی آلیاژ آلومینیوم 5456 که به دو صورت آنیل شده و کار سرد شده مورد استفاده قرار گرفته اند، بررسی شد. نمونه ها با سه پین مخروطی ناقص، مخروطی ناقص با سه شیار عمودی (تری فلوت) و مخروطی ناقص پله دار ( با سرعت های دورانی 650 و 500 دور بر دقیقه و سرعت جوشکاری 25 و 50 میلی متر بر دقیقه) جوشکاری شدند. سپس، این نمونه ها تحت آزمون های کشش برشی و ریز سختی سنجی قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهد که ابزاری مناسب است که سیلان بهتری ایجاد کند، به نحوی که بتواند عیوب رایج در اتصال لبه روی هم را بهینه کند. بر این اساس، پین تری فلوت را می توان به عنوان ابزار بهینه در نظر گرفت، زیرا نمونه های جوشکاری شده با این پین دارای بالاترین نیروی شکست بوده و نیرویی بیش از 20000 نیوتن را تحمل کرده اند که این میزان نیرو از استحکام کششی ورق آلومینیوم 5456 آنیل شده بیشتر است و به همین دلیل نمونه ها از سمت این فلز پایه دچار شکست شده اند.

چکیده انگلیسی:

Friction stir welding is suitable for joining series 5000 alloys because no fusion welding problems arise for the alloys in this process. In this project, the effect of tool geometry on mechanical properties and formation of common defects in FSW such Kissing Bond defect and Hooking was investigated. Specimens were welded with three pin, that is, Cone with stair (stair at intersection of two sheets), frustum, and Tri-flute (rotating speeds: 650 , 500 rpm / welding speeds: 50, 25 mm/min). First, the macrostructure and microstructure of weld sections was investigated, and afterwards tensile shear test from retreating side as well as micro hardness test were examined. The results show that from among three pins which were used in this project, Tri-flute is the best pin simply because the specimens which were welded with this pin not only had an appropriate Hooking height, but also Kissing Bond was not destructive in these specimens.

منابع و مأخذ:

[1]    E. D. Nicholas, “Friction Processing Technology”, TWS Report, 1999.

 

[2]      س. نادر، م.کثیری و م. شمعانیان، "بررسی اثر تغییرات زمان توقف ابزار در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای(FSSW)  بر ریزساختار آلیاژTi-6Al-4V "، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، دوره دوم، صفحه 149 –156، 1394.

 

[3]      ع. ناظم الرعایا و م. فاضل نجف‌آبادی، "بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال فولاد API-X65 به روش جوشکاری هم زن اصطکاکی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، دوره چهارم، صفحه 75–84، 1394.

 

[4]      ک. امینی، ف. غروی، ا. چمی، م. امیرخانی و ح. قاسمی، "بررسی رفتار خوردگی مقطع جوشکاری شده آلیاژ آلومینیوم به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال هشتم، دوره چهارم، صفحه 23–38، 1393.

 

[5]    B. Irving, “why aren’t airplane welded?" , Welding journal, Vol. 76, pp. 31-41, 1997.

 

[6]      م. صادقی گوغری، م. کثیری و ک. امینی، "بررسی نسبت سرعت دوران به پیشروی ابزار در جوشکاری هم‌زن اصطکاکی اتصال غیر هم‌جنس آلیاژ آلومینیوم 5083 به تیتانیوم خالص تجاری"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، دوره سوم، صفحه 257–266، 1394.

 

[7]      ر. بازرگان لاری و ا. وفا،" مقایسه رفتار خوردگی آلیاژ آلومینیوم 6061 جوش داده شده به روش FSLW و GTALW"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال دهم، دوره دوم، صفحه 131–142، 1395.

 

[8]    “W. B, Lee, C. Y. Lee, W. S. Chang, Y. M. Yeon & S. B. Jung, “Microstructural investigation of friction stir welded pure titaniumˮ, Materials Letters, Vol. 59, pp. 3315-3318, 2005.

 

[9]      ا. ربیعی زاده، ا. افسری، ف. ارغوانی و ف. احمدی کیسمی، "اتصال همجنس و غیر همجنس آلیاژهای آلومینوم 5754 و 6063 به روش جوشکاری اصطکاکی- اغتشاشی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال دهم، دوره دوم، صفحه 85–95، 1395.

 

[10]    ف. غروی، ا. ابراهیم زاده و ع. سهیلی، "ارزیابی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال لبه رویهم جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم 6061 در سرعت های پیشروی متفاوت" فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال دهم، دوره دوم، صفحه 115–129، 1395.

 

[11] C. G. Rhodes & etc., “Effect of Friction Stir Welding on Microstructure of 7075. Aluminum”, Scripta Materials, Vol. 36, pp. 69-75, 1997.

 

[12]    م. صفرخانیان، م. گودرزی و س. م. بوترابی، "مکانیزم تشکیل دانه ها در منطقه ی اختلاط حین جوشکاری اصطکاکی اختلاطی (FSW) و بررسی اثر سرعت دورانی ابزار و سرعت جوشکاری بر اندازه دانه ها"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد, سال ششم، دوره دوم، صفحه 9–19، 1391.

 

[13]    ح. آقاجانی درازکلا، م. الیاسی و م. حسین زاده، " بررسی شکل‌گیری عیوب و لایه‌های بین فلزی در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیم AA1100 به فولاد A441 AISI"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد, سال نهم، دوره سوم، صفحه 219–233، 1394.

 

[14] T. Hiratar, T. Oguri, H. Hagino, T. Tanaka & S. Wook Chung, “Influence of friction stir welding parameters on grain size and formability in 5083 aluminum alloy”, Materials Science and Engineering A, pp. 344-349, 2007.

 

[15] H. Shirazi, S. Kheirandish & M. A. Safarkhanian, “Effect of process parameters on the macrostructure and defect formation in friction stir lap welding of AA5456 aluminum alloy”, Materials Science and Engineering A, pp. 344-349, 2007.

 

[16] A. Matsumoto & S. Sasabe, “Investigated same metal lap joints made by FSW A5182-O and AlMg0.5Si1-T₄”, Third International Symposium on Friction Stir Welding Kobe, Japan, pp. 27-28, 2001.

 

[17] G. Buffa, G. Campanile, L. Faratini & A. Prisco. “Friction stir welding of lap joint: Influence of process parameters on the metallurgical and mechanical properties”, Materials science and Engineering, Vol. 519A , pp. 19-26, 2009.

 

[18] R. W. Fonda, P. S. Pao, H. N. Jonesa, C. R. Fenga, B. J. Connolly & A. J. Dave, “Microstructure, mechanical properties and corrosion of friction stir welded Al 5456”, Materials science and Engineering, Vol. 510A, 2009.

 

[19] A. L. Etter, T. Baudin, N. Fredj & R. Penelle, “Recrystallixation mechanisms in 5251 H14 and 5251 O aluminum friction stir weld”, Materials science and Engineering A, pp. 94-99, 2007.