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.

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.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این پژوهش، پایداری حرارتی-مکانیکی آلومینیوم 1050 که در ابتدا تحت دو پاس فرایند پرس کاری در قالب شیاردار محدودشده قرار گرفت، نسبت به جوشکاری اصطکاکی-تلاطمی با بکارگیری پودر هیبریدی (%50 حجمی پودر میکرومتری گرافیت و %50 حجمی پودر نانومتری α-Al2O3) توسط بررسی تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی آن ارزیابی شد. به منظور دستیابی به بیشترین خواص مکانیکی نهایی قطعات جوشکاری شده، متغیرهای متفاوتی از فرایند FSW به کار گرفته شد. انجام فرایند FSW در یک و چند پاس و نیز در نسبت های متفاوت از سرعت دورانی (ω) به سرعت خطی (v)، متغیر های جوشکاری در این پژوهش بودند. همچنین برای ارزیابی اثر پودرها بر خواص مکانیکی کامپوزیت هیبریدی زمینه فلزی، بعضی از ورق های CGP شده بدون پودر جوشکاری شدند. در کنار مشاهدات میکروسکوپ نوری و میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی، آزمون میکروسختی ویکرز و آزمون کشش عرضی برای بررسی خواص مکانیکی مناطق جوش انجام شد. مشخص شد اثرگذاری پودر گرافیت به عنوان ذرات روان کننده در اتصالات به طور قابل توجهی از متغیر های جوشکاری پیروی می کند. به طوری که استفاده از پودر گرافیت در فرایند جوشکاری بیشینه دمای فرایند را تا ℃ 224 کاهش داد، در حالی که در شرایط مشابه جوشکاری و بدون استفاده از پودر هیبریدی، بیشینه دمای فرایند℃ 489 گزارش شد. از این رو پایداری حرارتی-مکانیکی نمونه های تغییر شکل پلاستیک شدید افزایش پیدا کرد، و خواص مکانیکی این ورق ها بهبود قابل توجه ای یافت. با این وجود، این پودر به علت همین ویژگی ذاتی، و به عبارتی تضعیف سیلان ماده، منجر به تخریب خواص مکانیکی ماده نیز شد. علاوه بر این هر دو پودر استفاده شده باعث ایجاد مکانیزم های استحکام بخشی مانند پین کردن مرزدانه ها و جوانه زنی متاثر از ذرات شدند. با این حال این نتیجه حاصل شد که توزیع یکنواخت ذرات، که از طریق افزایش نسبت ω/v فراهم می شود، به طور قابل توجهی باعث بهبود اثر بخشی پودر ها در ریزساختار شده و خواص مکانیکی نهایی را افزایش می دهد. همچنین مشاهده شد جوش سالم تنها با افزایش تعداد پاس جوشکاری، و به دلیل سیلان بهتر ماده و حذف حفرات ایجاد می شود، به طوری که با افزایش استحکام کششی تا MPa 101 بیشترین بازدهی (%80~) با جوشکاری در نسبت r/mm 70 ω/v = در سه پاس بدست آمد.

در این پژوهش ورق هایی از جنس آلیاژ آلومینیوم 5086 با روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به یکدیگر متصل شدند. از سه منطقه ناحیه دکمه جوش (WNZ)، ناحیه متاثر از جوش (HAZ) و فلز پایه (PM) نمونه برداری گردید و رفتار خوردگی این مناطق در محلول هوادار 3.5 درصد وزنی سدیم کلراید و با روش پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مورد مطالعه قرار گرفت. ریز ساختار نواحی جوش و مورفولوژی سطوح خورده شده نیز توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) به همراه آنالیز کمی EDS مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج نشان داد که سه نوع رسوب شاملAl-Fe-Mn-(Cr) ، Al-Mg-Si و  Al-Mgدر فلز پایه شناسایی شد بطوری که بعد از جوشکاری، فقط رسوبات Al-Fe-Mn-(Cr) و Al-Mg-Si در ناحیه دکمه جوش شناسایی گردید. بیشترین دانسیته جریان خوردگی مربوط به فلز پایه می باشد و نواحی متاثر از حرارت و دکمه جوش از مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به فلز پایه برخوردار می باشند. دو نوع فرآیند خوردگی موضعی در مناطق خورده شده در هر سه ناحیه جوش شامل خوردگی موضعی قلیایی به همراه خوردگی حفره ای با حفره های کریستالوگرافی (بلورشناسی) مشخص شد.

در این مقاله سعی شده است تا تاثیر پارامترهای جوشکاری شامل شکل ابزار، زاویه ابزار، سرعت چرخشی و پیشروی ابزار بر روی تشکیل عیب هلالی مورد بررسی قرار گیرد. به این منظور جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی آلیاژ آلومینیم 1085 توسط ابزارهای استوانه ای، مثلثی و مربعی تحت شرایط مختلف صورت گرفت. مقاطع جوش حاصل توسط روش های رادیوگرافی، متالوگرافی و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تحت شرایط جوشکاری سرعت چرخشی 1120 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 160 میلی متر بر دقیقه و با زاویه 1 درجه عیب هلالی تشکیل شده واضح تر بوده و به نظر می رسد عامل اصلی تشکیل عیب هلالی مقدار بالای گرمای ورودی به ناحیه جوش در این نمونه باشد که باعث شدید اکسیداسیون آلومینیم شده و تشکیل ذرات اکسیدی را ترغیب نموده است. ذرات اکسیدی حاصل در حین انتقال مواد مابین قسمت پیشرو و پسرو به شکل S توزیع شده و منجر به تشکیل عیب هلالی شده اند.

فرایند جوشکاری اصطکاکی-اغتشاشی یک روش نو و جدید جوشکاری حالت جامد است که در اثر اصطکاک بین پین و شولدر و قطعه کار، تولید حرارت می کند. این حرارت باعث ایجاد یک منطقه خمیری شکل می شود. نیروی فشار از طرف شولدر و چرخش پین و ادغام لبه های اتصال سبب انجام جوشکاری می شود. در این پژوهش ابتدا به بررسی جوش پذیری ورق فولادی EN10130 با ضخامت 1.5 میلی متر پرداخته شد و پارامترهای سرعت دورانی، سرعت پیش روی ابزار، قطر پین و شولدر، توسط 58 عدد آزمایش مورد بررسی قرار گرفته است. پس از ایجاد جوش هایی بدون عیب، بازه 500 تا 1000 دور بردقیقه برای سرعت دورانی و بازه 30 تا 160 میلی متر بر دقیقه برای سرعت خطی بترتیب به عنوان سطوح بالا و پایین مناسبی برای این پارامترها انتخاب شده اند. برای دست یابی به بیشترین استحکام کششی، تعداد 29 آزمایش با توجه به سطوح معین شده پارامترها، از روش باکس بنکن طراحی شده، سپس متدولوژی سطح پاسخ برای بهینه سازی پارامترها مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج بهینه سازی و شرایط آزمایشگاهی همخوانی خوبی داشتند که این نتیجه، نشان دهنده کفایت مدل طراحی آزمایش ها و نتایج پیش بینی بهینه سازی است. آزمایش های ریز سختی سنجی، متالوگرافی و تست کشش نرمال صورت گرفته روی 3 سری از ورق های تولید شده با مناسب ترین استحکام کششی و ازدیاد طول، منطقه متاثر از حرارت ورق های سمت پیشرونده را ضعیف تر از بقیه موضع جوش معرفی کردند.

جوشکاری فولادهای ارزان قیمت مانند فولاد نرم به فولادهای ابزار پرکربن در ساخت مته ها و برقوهای بلند و به منظور صرفه جویی اقتصادی از مسایل مورد توجه صنعتی می باشد. لذا در این پژوهش امکان جوشکاری اصطکاکی فولاد نرم AISI1015 به فولاد ابزار سردکار پرکربن AISI D3 مورد تحقیق قرار گرفته است. اثر متغیرهای جوشکاری مانند سرعت دوران و فشار محوری در ریز ساختار جوش و به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM مورد بررسی قرار گرفته و همچنین اثر این متغیرها در سختی و استحکام خمشی و کششی نمونه های جوشکاری شده مطالعه گردیده است.نتایج نشان دادند که اگر شرایط مناسب جوشکاری اصطکاکی انتخاب شود نه تنها اتصال دو فولاد مزبور به راحتی و با کیفیت عالی امکان پذیر، است بلکه در چنین شرایطی استحکام منطقه جوش و مناطق اطراف آن از فولاد نرم بیشتر بوده و محل شکست نمونه های آزمایش های مکانیکی تماما از فولاد نرم است.