هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر متغیرهای سرعت چرخشی و زمان ماند بر استحکام اتصالات غیرهمجنس آلیاژهای آلومینیم 5083-Al و فولاد 12-Stمی باشد که با فرآیند جوشکاری اصطکاکی تلاطمی نقطه ای و بدون ورود پین به ورق فولادی (ورق پایینی) به یکدیگر متصل شده اند. سرعت های چرخشی، 900 و 1100 دور بر دقیقه و زمان های ماند، 5 الی 15 ثانیه بودند. نتایج نشان داد که استحکام اتصالات با افزایش زمان ماند ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. علاوه بر این، استفاده از سرعت چرخشی 900 دور بر دقیقه اتصالات مستحکم تری را نسبت به سرعت 1100 دور بر دقیقه به همراه داشت.

هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر ترکیبات بین فلزی بر استحکام جوش های اصطکاکی تلاطمی نقطه ای آلومینیم- فولاد بوده است. متغیرهای فرایند، سرعت چرخشی و زمان ماند ابزار بودند. بررسی های ریزساختاری فصل مشترک اتصال توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی انجام پذیرفت. نتایج آزمون کشش-برش نشان داد که در تمامی سرعت های چرخشی مورد استفاده، استحکام اتصالات با افزایش زمان ماند، افزایش می یابد. علاوه بر این، در زمان های ماند مشابه، سرعت های چرخشی بالاتر منجر به دست یابی به اتصالات مستحکم تری گردید. مشاهدات ریزساختاری فصل مشترک اتصال، نشان داد که رشد ضخامت لایه بین فلزی تا 5 میکرومتر منجر به افزایش استحکام جوشها می گردد.

برای دفن پس ماندهای هسته ای تولید شده در رآکتورهای هسته ای از مخزن های مسی جدار ضخیم و با مقاومت بالا در برابر خوردگی استفاده می کنند. در سال های اخیر برای بهبود خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی مخزن های مسی از روش جوش کاری اصطکاکی تلاطمی استفاده شده است. پیش از این برای جوش کاری این مخازن از روش جوش کاری با باریکه ی الکترونی استفاده می شد. جوش کاری اصطکاکی تلاطمی به دلیل این که در حالت جامد انجام می شود تنش پس ماند کم تری در فلز ایجاد می کند و در نتیجه مقاومت در برابر خوردگی فلز نسبت به دیگر روش های جوش کاری که در حالت مذاب صورت می گیرند، بهبود می یابد. در این مقاله برای دست یابی به سرعت چرخشی بهینه در جوش-کاری اصطکاکی تلاطمی، ورق های مسی به ضخامت mm 4 با سرعت خطی ثابت 25 میلی متر بر دقیقه به روش جوش کاری اصطکاکی تلاطمی جوش کاری شدند. توزیع دمایی اندازه گیری شده در منطقه ی جوش حاکی از افزایش شدید دما با افزایش سرعت چرخشی از 900 به1200 دور بر دقیقه بود. تجزیه و تحلیل تصویرهای فلزنگاری نشان داد که افزایش سرعت چرخشی باعث افزایش اندازه ی دانه ی فلز مس در منطقه-ی مرکزی جوش می شود. در بررسی های مربوط به خواص مکانیکی نمونه ها مشاهده شد که سختی بیشینه در سرعت چرخشی 900 دور بر دقیقه به دست می آید. هم چنین استحکام بیشینه و درصد ازدیاد کمینه ی طول نیز در این سرعت چرخشی حاصل می شود.

1در این پژوهش، اثر متغیرهای فرایند جوشکاری اصطکاکی تلاطمی (سرعت انتقالی ابزار در بازه 50 تا 150 میلی متر بر دقیقه و سرعت چرخشی ابزار در بازه 300 تا 1100 دور بر دقیقه) بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال آلومینیوم AA5052 به پلی پروپیلن PP-Z30S مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری با میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی نشان داد ایجاد اتصال با تشکیل قفل های مکانیکی به شکل قطعات لنگر مانندی از جنس آلومینیوم همراه است. به علاوه مشاهده شد که کاهش حرارت ورودی (با افزایش سرعت خطی و یا کاهش سرعت چرخشی ابزار) موجب افزایش اندازه این لنگرها می شود. نتایج آزمون کشش-برش نشان داد که افزایش سرعت انتقالی ابزار از 50 به 100 میلی متر بر دقیقه با افزایش اندازه لنگرها موجب افزایش نیروی شکست (حدود %10) می شود. اگرچه، افزایش بیشتر سرعت چرخشی، بدلیل ایجاد عیوب و حفرات در فصل مشترک اتصال، نیروی شکست را کاهش داد (از 235 به 181 نیوتن). افزایش سرعت چرخشی از 300 تا 900 دور بر دقیقه نیز با ایجاد لنگرهای عمود بر سطح پلیمر و با عمق نفوذ بیشتر، موجب افزایش استحکام اتصال (تا حدود %70) شد.

اتصال آلیاژ آلومینیوم 5083 و آلیاژ منیزیم 31 AZ به دو روش جوشکاری نفوذی و جوشکاری همزن اصطکاکی (FSW) انجام شد. برای نمونه FSW از سرعت چرخش rpm400 و سرعت حرکت خطی mm/min50 استفاده شد. دمای اندازه گیری شده در این نمونه تا بیشینه ° C435 در اطراف سمت پیشرونده ابزار افزایش یافت. چرخه دمایی نمونه FSW نشانگر یک ترازشدگی در دمای حدود ° C430 بود که در حدود 8 ثانیه ادامه دارد. وجود این ترازشدگی دمایی، مبین آن است که با عبور پین از روی هر دماسنج، دما در آن دماسنج، ثابت باقی می ماند. این موضوع می تواند مبین آن باشد که احتمالا یک واکنش یوتکتیک اتفاق افتاده و همین موضوع سبب ثابت ماندن دما درلحظه عبور پین از روی دماسنج شده است. جوشکاری نفوذی در بیشینه دمایی که در هنگام FSW تجربه می شود (° C435) و مدت زمان اتصال دهی 60 دقیقه انجام شد. جوش دارای یک شکل نامتعارف در مرکز جوش اتصال نفوذی بود که سختی متفاوتی نسبت به دو فلز پایه از خود نشان داد. ناحیه دارای شکل نامتعارف در جوش نفوذی و فصل مشترک Mg و Alدر جوش همزن اصطکاکی، هردو حاوی حجم زیادی از ترکیبات بین فلزی Al12Mg17 بوده و سختی کاملا بالاتری در مرکز جوش از خود نشان دادند. در تحقیق حاضر این نظریه مطرح شده که ذوب قانونمند و نفوذ در حالت جامد در فصل مشترک، باعث تشکیل ترکیب بین فلزی Al12Mg17 به ترتیب در مرکز جوش نفوذی و جوش همزن اصطکاکی شده است و همین امر باعث افزایش سختی در ناحیه جوش گشته است.

توسعه تحقیقات بر روی اتصالات سبک آلومینیومی، یکی از راه کارهای موثر در کاهش مصرف سوخت، افزایش استحکام و توسعه شکل فلزی آلیاژ آلومینیوم 7075 با استفاده از فرایند جوش کاری T سازههای هوایی است. در این تحقیق امکانسنجی اتصال اصطکاکی اغتشاشی مورد مطالعه قرار گرفت. به همین منظور، اتصال آلومینیوم 7075 با افست، عمق نفوذ، سرعتهای خطی و سرعت های دورانی مختلف ابزار مورد بررسی قرار گرفت. بهمنظور درک بهتر تولید و توزیع حرارت، فرایند جوش کاری با استفاده از 1 در / نرم افزار تجاری فلوئنت شبیهسازی شد. با توجه به پارامترهای انتخاب شده در این فرایند مستحکم ترین اتصال در افست 5 0، زاویه انحراف 2 درجه و سرعت دورانی 1325 دور بر دقیقه و سرعت خطی 69 میلی متر بر دقیقه / سمت پیشرو، عمق نفوذ 4 شکل آلومینیوم قرار داشت. عمده عیوب داخلی ایجاد T بدست آمد. محل شکست تمامی نمونه های تست کشش، در سمت زائده شده در درون اتصالات عیب تونلی بود که با افزایش حرارت ورودی و سرعت خنک شوندگی همزمان به منطقه اتصال، از بین رفتند. بیشینه استحکام تولید شده در این آزمایش ها 181 مگاپاسکال بود که نزدیک به 80 درصد فلز پایه آلومینیومی استحکام داشت. ازدیاد طول این اتصال پس از تست کشش نزدیک به 11 میلی متر بود.

موضوع اصلی پژوهش حاضر، بررسی تجربی اثر عوامل جوشکاری بر روی خواص مکانیکی جوش همزن اصطکاکی در اتصال لب به لب ورق های مسی است. در این پژوهش با استفاده از ابزار ویژه ای که دارای پین مربعی بدون رزوه است، جوش های عاری از نقصی بر روی ورق هایی به ضخامت 4 میلی متر و در محدوده وسیعی از سرعت های دوران و پیشروی ابزار ایجاد شده اند. آزمایش های کشش نشان می دهند که جوش ها دارای بازده بالایی بوده و در برخی از آنها بازدهی اتصال بیش از 90 درصد است. همچنین نتیجه سختی سنجی جوش ها حاکی از آنست که ناحیه تحت تاثیر حرارت در اطراف ناحیه هم خورده تشکیل شده است. این ناحیه کمترین سختی را نسبت به بقیه مناطق جوش و مس پایه داشته و تمامی نمونه های کشش از این ناحیه گسیخته شدند. در این مطالعه برای مقایسه و ارزیابی تغییرات سختی در محل جوش، با استفاده از روش نوینی بر مبنای سختی سنجی روشی، نقشه سختی سطح مقطع عرضی جوش تهیه شده است. نقشه سختی سطح مقطع عرضی جوش نشان می دهد که ناحیه هم خورده جوش همگن نبوده و نقاط مختلف آن دارای مقادیر سختی کاملا متفاوتی هستند. از طرف دیگر مقایسه بین مقاومت جوش و مقدار کمترین سختی در ناحیه جوش، تناسب بین آنها را نشان می دهد.

در این مطالعه، خواص ریزساختاری و سختی جوش اصطکاکی اغتشاشی فولاد کم آلیاژ استحکام بالای API-X70 در حضور ذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2) مطالعه شده است. در این راستا، مخلوط همگنی از پودر TiO2 و پودر فولاد X70 به درزجوش اضافه شده و جوشکاری اعمال شده است. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی روی فولاد X70 در دو حالت حاوی ذرات و بدون ذرات TiO2 انجام شده است. جهت بررسی های ریزساختاری از میکروسکوپ نوری و اندازه گیری سختی از ابزار سختی سنجی ویکرز استفاده شده است. نتایج نشان داده است که در نمونه ی حاوی ذرات TiO2، سختی نواحی مختلف فلزجوش وابستگی شدیدی به ریزساختاردارد؛ ریزساختار نیز تحت تأثیر گرمای ورودی و عملیات اغتشاشی است. قابل ذکر است که ذرات پودر TiO2 در منطقه ی اغتشاشی بصورت همگن توزیع یافته و ریزساختار و سختی را تغییر داده اند. به طورخاص، ریزساختار از حالت غالب فریت سوزنی با سختی حدود 300HV در نزدیکی سطح نمونه به فریت چندوجهی (PF) با سختی 180HV در نزدیکی ریشه ی جوش تبدیل شده است.