بررسی تأثیر پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی خواص مکانیکی و فیزیکی ناحیه جوش مواد کامپوزیتی با زمینه ی آلومینیمی

محورهای موضوعی : تحقیقات در علوم مهندسی سطح و نانو مواد

بیژن محمدی لندی ¹ , حسن کاوسی بلوتکی ² , ایمان گل شکوه ³ , محمد گودرزی خویگانی ⁴

1 - گروه مهندسی مکانیک، واحد ایذه، دانشگاه آزاد اسلامی، ایذه، ایران
2 - گروه مهندسی مکانیک، واحد ایذه، دانشگاه آزاد اسلامی، ایذه، ایران
3 - گروه مهندسی مکانیک، واحد ایذه، دانشگاه آزاد اسلامی، ایذه، ایران
4 - گروه مهندسی مکانیک، واحد ایذه، دانشگاه آزاد اسلامی، ایذه، ایران

تاریخ دریافت : 1401/07/23 تاریخ پذیرش : 1401/09/26 تاریخ انتشار : 1401/09/01

کلید واژه: خواص مکانیکی, جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی, خواص فیزیکی, آلیاژ آلومینیوم,

چکیده مقاله :

در حال حاضر از آلومینیوم به علت چگالی پایین و مقاومت به خوردگی مناسب در صنایع مختلف به وفور استفاده می‌شود. در این تحقیق به شبیه سازی اثر فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی مقاومت مکانیکی ورق آلومینیومی، با زمینه چند لایه آلومینیوم و کامپوزیت الیافی کربن یا شیشه با زمینه آلومینیومی پرداخته می‌شود. ابتدا ورق آلومینیوم در ابعاد مشخص با نرم افزار المان محدود انسیس شبیه سازی سد. سپس بر روی آلیاژ آلومینیوم عملیات جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با استفاده از یکی از پارامترهای تحقیق از جمله سرعت یا عمق نفوذ ابزار انجام و بررسی شد. طبق نتایج پژوهش با شروع حرکت پین، مقدار تنش اعمالی به صفحه کاهش می یابد. بنابراین کاهش سرعت حرکت خطی پین و افزایش سرعت دورانی آن باعث می شود تا فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی روند بهتری را طی کند و با شروع حرکت پین، مقدار جابه جایی ذرات صفحه کاهش می یابد. با بررسی ذرات دیده شد که حرکت پین در طول صفحه یک منطقه اغتشاشی را در صفحه ایجاد می کند. مشاهده شده است که با اعمال تنش توسط پین، ذراتی که در منطقه HAZ هستند نیز جابه جایی داشته و متناسب با مسیر حرکت از سطح بالایی منطقه جوشکاری وارد شده و از سطح پایین آن خارج می شوند. مشاهده شد که کامپوزیت آلومینیم به صورت مطلوبی در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی شرکت می کند و قطعه در این فرآیند آسیب نمی بیند.

منابع و مأخذ:

[1] ج. جهانگیری, ع. فلاحی آرزودار، تأثیر پارامترهای فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی غیر همجنس آلومینیوم به مس بر روی ریز ساختار و خواص مکانیکی. مجله علمی پژوهشی مهندسی ساخت و تولید ایران .3 (1394) 51.

[2] JY. Sheikh-Ahmad, DS. Ali, S. Deveci, F. Almaskari, Fahad Almaskari, and Firas Jarrar. "Friction stir welding of high density polyethylene—Carbon black composite." Journal of Materials Processing Technology 264 (2019) 402.

[3] W. Shen, L. Yu, H. Liu, Y. He, Z. Zhou, Q. Zhang. "Diffusion welding of powder metallurgy high speed steel by spark plasma sintering." Journal of Materials Processing Technology .275 (2020) 116383.

 [4] C.L. Yang, C.S. Wu, X.Q. Lv, "Numerical analysis of mass transfer and material mixing in friction stir welding of aluminum/magnesium alloys." Journal of Manufacturing Processes, 32 (2018) 380.

[5] آ.فتاح الحسینی, م وکیلی, ج. بزن, تأثیر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر رفتار خوردگی آلیاژ آلومینیوم 1050در محلول 5/3 درصد وزنی کلرید سدیم. نشریه علوم و مهندسی سطح, 12 (1395) 15-24.

[6] W. Zhang, Y. Shen, Y. Yan, R. Guo, "Dissimilar friction stir welding of 6061 Al to T2 pure Cu adopting tooth-shaped joint configuration: microstructure and mechanical properties." Materials Science and Engineering: A. 690 (2017) 355.

[7] M.M.Z Ahmed, S. Ataya, MMES, Seleman "Friction stir welding of similar and dissimilar AA7075 and AA5083. Journal of Materials Processing Technology. 242 (2017) 77.

[8] H.K. Sharma, K. Bhatt, K. Shah, U. Joshi. "Experimental analysis of friction stir welding of dissimilar alloys AA6061 and Mg AZ31 using circular butt joint geometry." Procedia Technology. 23 (2016) 566.

[9] I .Feddal, A. Khamlichi, K. Ameziane. "Resistance to buckling of a stiffened panel under axial compression; Effect of imperfections resulting from welding process." Procedia Manufacturing .32 (2019) 921.

[10] E. Gao, X. Zhang, C. Liu, "Numerical simulations on material flow behaviors in whole process of friction stir welding." Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 11 (2018): 2324.

[11] S .Hassanifard, M. Mohammadpour, H.A. Rashid. "A novel method for improving fatigue life of friction stir spot welded joints using localized plasticity", Materials & Design. 53 (2014) 962.

[12] ن. ابراهیمی, ف. امیدبخش،  تاثیر شرایط جوشکاری بر تشکیل عیب تونلی در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژهای آلومینیم، هشتمین کنفرانس و نمایشگاه بین المللی مهندسی مواد و متالورژی و سیزدهمین همایش ملی مشترک انجمن مهندسی متالورژی و مواد ایران و انجمن ریخته گری ایران، تهران، انجمن مهندسی متالورژی و مواد ایران -انجمن ریخته گری ایران. (۱۳۹۸).

[13] V.A. Karkhin, A. Pittner, C .Schwenk, "Simulation of inverse heat conduction problems in fusion welding with extended analytical heat source models", Frontiers of materials science, 2 (2011) 119.

 [14] R .Kumar, V. Pancholi, R.P. Bharti, "Material flow visualization and determination of strain rate during friction stir welding." Journal of Materials Processing Technology , 255 (2018) 470.

[15] V. Kumar, P. Joshi, S. Dhakar, H .Shekhar, "Analysis of the effect of sensitization on austenitic stainless steel 304L welded by GTAW process." HCTL Open International Journal of Technology Innovations and Research (IJTIR) 14 (2015) 2321.

 [16] ح. آقاجانی, ن. کردانی, ح. آقاجانی دارزکلا, تحلیل اثر سرعت خطی و دورانی ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر جریان مواد اتصال T شکل آلیاژ آلومینیوم 6061. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 1 (1398) 1.

[17] W. Li, A. Vairis, M. Preuss, T. Ma, "Linear and rotary friction welding review." International Materials Reviews, 2 (2016) 71.