با کابرد موفقیت آمیز روش جوشکاری همزن اصطکاکی اغتشاشی زائده ای برای آلیاژ آلومینیوم 2024 و فولاد ساده کربنی با ضخامت 1میلی متر این پژوهش برای جوشکاری ورق های آلومینیوم 6061 با ضخامت 1 میلی متر به کارگرفته شد. اثر زمان نگهداری ابزار(6، 4و 9ثانیه) و عمق فروروی ابزار(1/0، 14/0و 18/0 میلی متر) بر خواص مکانیکی و ریزساختاری مورد بحث و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج سطح ظاهری نشان داد که به کارگیری این روش سبب حذف کامل فرورفتگی در سطح نمونه ها شده و سطح جوش پس از فرآیند کاملا صاف است. تصاویر ریزساختاری و نتایج مکانیکی بیانگر این است که ناحیه جوش با ساختار تبلور مجدد دینامیکی دارای سختی و استحکام بالاتری نسبت به فلز پایه است. افزایش در پارامترها سبب افزایش عمق ناحیه همزده شده و نیز طول اتصال می شود که دلیل آن تولید گرمای اصطکاکی و نیز همزدگی بیشتر مواد است. با افزایش زمان نگهداری از 4به 8 در عمق فروروی ثابت 18/0 میلی متر عمق ناحیه همزده شده از 750 به 900میکرومتر افزایش می یابد. بیشینه استحکام جوش در این پژوهش برابر با5/4495 نیوتن است. این نمونه به دلیل مود شکست محیطی و اتصال مناسب در فصل مشترک دارای بیشینه نیروی شکست بالایی است. مشاهدات سطح شکست وجود هردو نوع وضعیت شکست در جوشکاری نقطه ای شامل وضعیت فصل مشترکی و محیطی را نشان داد.

در پژوهش حاضر، یک تکنیک جدید از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای با هدف حذف فرورفتگی مورد بررسی قرار گرفته است. این روش در مورد ورق های آلیاژ آلومینیوم 2024 با ضخامت 1میلی متر، تحت اثر سرعت چرخش ثابت و با تغییر قطر شانه ابزار و زمان نگهداری ابزار انجام شده است. اثر قطر شانه و زمان نگهداری ابزار بر خواص مکانیکی مورد ارزیابی و بحث قرار گرفته است. ارزیابی ها نشان می دهد که این روش جدید دارای قابلیت ایجاد فصل مشترک متالورژیکی بدون عیب به همراه ساختار همگن و دانه ریز در ناحیه جوش می باشد. به گونه ای که اندازه دانه از 21 میکرومتر در فلز پایه به 5 میکرومتر در ناحیه همزده کاهش یافته و نیز اتصالات، نیروی شکست بالاتر از 6000 نیوتون را نشان دادند. سطح اتصال، عمق ناحیه همزده، ضخامت ورق بالا، هندسه هوک، اندازه دانه و ذوب موضعی از جمله عوامل اثر گذار بر خواص مکانیکی هستند که با تغییر پارامترهای فرآیند تغییر می کنند.

در این پژوهش اثر سرعت و زمان دور ابزار بر استحکام جوش های تولیدشده توسط روش اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای زائده ای مورد بررسی قرار گرفت. این روش جدید ساده شامل استفاده از زائده دایره ای شکل طراحی شده روی یک سندان است. جوشکاری توسط ابزار استوانه بدون پین با سطح مقطع مسطح با سرعت دوران متفاوت rpm630-2000 و زمان های دوران 6، 12 و s18 روی ورق های آلیاژ آلومینیوم-منیزیم با ضخامت mm1 انجام شد. سطح ظاهری نمونه های جوشکاری شده توسط این روش در مقایسه روش اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای مرسوم نسبتا صاف و بدون حضور سوراخ کلیدی بود. نتایج حاصل از آزمون کشش-برش نشان داد که تمام شکست در نمونه های جوشکاری شده به صورت شکست محیطی اتفاق افتاده است. نتایج مکانیکی نشان دادند که بیشترین استحکام کشش-برش در نمونه جوشکاری شده در rpm1600 و s18 (4/9kN) و کمترین آن در rpm1000 و s12 (3/5kN)، بیشترین میزان افزایش طول نمونه در rpm2000 و s18 (mm5) و کمترین آن در rpm2000 و s6 (mm2/3)، بیشترین انرژی شکست در rpm2000 و s18 (12/3J) و کمترین آن در rpm1000 و s12 (3/1J) به دست آمده است.

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

هدف از تحقیق حاضر مطالعه رفتار ذوب شدگی و انجماد مجدد مذاب، حین جوشکاری همزن اصطکاکی نقطه ای آلیاژ AZ91 است. با وجود آن که جوشکاری همزن اصطکاکی به عنوان یک فرایند حالت جامد مطرح است اما عدم انحلال ترکیبات بین فلزی Mg17Al12 حین فرایند جوشکاری در این آلیاژ منجر به وقوع ذوب شدگی می شود. در این تحقیق جوشکاری همزن اصطکاکی نقطه ای در سرعت چرخشی 2500 دور بر دقیقه و زمان ماند 5 ثانیه انجام شد. از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی به منظور بررسی های ریزساختاری استفاده شد. نتایج نشان داد که شروع ذوب شدگی با ذوب شدن یوتکتیک باقی مانده، از داخل و لبه های بیرونی رسوبات یوتکتیکی اتفاق افتاده است. با حرکت به سمت منطقه همزده شده، یک لایه مذاب در امتداد مرز دانه تشکیل شده است. ساختار حاصل از انجماد مجدد به صورت ساختار کامپوزیتی فازα-Mg در زمینه γ-Mg17Al12 است. همچنین نتایج نشان داد مورفولوژی یوتکتیک حاصل از انجماد مجدد به سرعت سرمایش ارتباط دارد. با افزایش سرعت سرمایش در موقعیت رسوبات یوتکتیکی، مورفولوژی یوتکتیک از حالت دانه ای به الیافی تغییر می­کند. همچنین مذاب موجود در مرز دانه با مورفولوژی یوتکتیک تفکیک شده منجمد می ­شود.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای یکی از انواع روش های جوشکاری حالت جامد جهت اتصال قطعات کوچک و فلزات سبک بخصوص آلیاژهای آلومینیوم محسوب می شود و یکی از دلایل عمده توسعه این فرآیند در مورد این آلیاژها، مشکلات جوشکاری ذوبی آنها می باشد. در این تحقیق تاثیر پارامترهای مهم فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی از قبیل سرعت دورانی، زمان نگهداری ابزار، عمق نفوذ شانه ابزار و ضخامت ورق بر خواص مکانیکی اتصالات نقطه ای آلیاژ آلومینیوم 3105 به صورت تجربی و با استفاده از آزمایش های کشش و میکرو سختی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشات کشش-برش نشان می دهند که با تغییر پارامترهای موثر فرآیند چهار نوع شکست جوش اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای شامل شکست برشی، شکست پیرامونی، شکست کششی دکمه جوش و شکست ورق پایه بوجود می آید. نتایج بررسی ها نشان می دهند که با افزایش سرعت دورانی ابزار استحکام جوش کاهش می یابد. در حالی که زمان نگهداری یک مقدار بهینه را جهت دستیابی به استحکام و سختی مناسب دارا می باشد. همچنین نتایج نشان می دهند که با افزایش ضخامت ورق، نیرو و انرژی شکست و استحکام جوش ها افزایش می یابد.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای زیر مجموعه ای از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی خطی است که برای ایجاد اتصال نقطه ای در ورق های نازک با جنس های مختلف بدون ذوب فلز پایه مورد استفاده قرار گرفته است. طرح باکس-بنکن بر اساس روش رویه پاسخ، به منظور مدل سازی و بهینه سازی پارامترها در فرآیندهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر جنس صفحه پشتیبان و بکارگیری طرح باکس-بنکن به منظور بررسی اتصالات ایجاد شده با روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای در ورق های آلیاژ آلومینیوم 7075-T6 جهت دستیابی به بیش ترین نیروی شکست و مطالعه حالت شکست در اتصالات است. بدین منظور سه پارامتر پیوسته (سرعت دورانی، عمق نفوذ و سرعت پیشروی عمودی ابزار) در سه سطح و یک پارامتر گسسته (جنس صفحه پشتیبان) در دو سطح تعریف شده اند. به منظور بررسی تاثیر جنس صفحه پشتیبان از آلیاژ آلومینیوم 7178 و آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V استفاده شد. محدوده پارامترهای پیوسته با استفاده از آزمایش های تجربی و نتایج تحقیقات سایر محققان تعیین شد. نتیجه آزمایش ها با استفاده از رابطه چند جمله ای مرتبه دوم پیش بینی شد. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل آماری، میزان تاثیر پارامترهای فرآیند بر نیروی شکست اتصال به ترتیب عبارت است از: عمق نفوذ ابزار، جنس صفحه پشتیبان، سرعت پیشروی عمودی ابزار و سرعت دورانی ابزار. شکست از ناحیه اغتشاش (شکست برشی)، شکست از منطقه تو رفتگی شانه و شکست از ناحیه مجاور با تو رفتگی شانه پس از آزمایش کشش در اتصالات مشاهده شد. بیش ترین استحکام اتصال در حالت شکست از ناحیه مجاور با شانه ابزار بدست آمد.

اتصال قطعات مختلف به یکدیگر به عنوان یک نیاز مهم در صنایع مختلف مطرح شده است. به دلیل پیچیدگی روش های اتصال متداول، تمایل زیادی به پژوهش و توسعه ی روش های اتصال جدید در سال های اخیر به وجود آمده است . از این رو این پژوهش با هدف بررسی استحکام اتصال آلومینیوم آلیاژی 5083 به کامپوزیت زمینه پلیمری تقویت شده با ذرات کربن بلک انجام شده است. در این پژوهش خواص مکانیکی شامل استحکام کششی برشی و تاثیر درصد وزنی ذرات تقویت کننده بر مدت زمان مورد نیاز جهت ایجاد اتصال مطلوب بین کامپوزیت زمینه پلیمری و آلومینیوم بررسی گردید. در این پژوهش اتصال با فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی انجام و استحکام نقطه ی جوش با آزمون کشش برشی مورد بررسی قرار گرفت. درصد فاز تقویت کننده ی افزوده شده به زمینه ی پلی اتیلن، مدت زمان ماندگاری ابزار دستگاه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای به عنوان متغیرهای تأثیرگذار بر استحکام کششی برشی در این پژوهش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که با افزایش زمان ماندگاری برای پلی اتیلن خالص در مدت زمان 15 ثانیه و برای نمونه های کامپوزیتی زمینه پلی اتیلن تقویت شده با کربن بلک در بازه زمانی 10 ثانیه، اتصال مطلوب را سبب می شود و با افزایش زمان ماندگاری تا 20 ثانیه به دلیل افزایش بیش از حد مذاب پلی-اتیلن استحکام و تنشهای پسماند در طی فرایند انجماد روند نزولی استحکام اتصال مشاهده شد.

در مقایسه با فرآیند جوشکاری نقطه ای مقاومتی، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای یک فرآیند ایده آل برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم است. در این تحقیق اثر پارامترهای جوشکاری نظیر عمق نفوذ ابزار، سرعت دورانی ابزار، سرعت نفوذ ابزار و ترتیب قرار گرفتن ورق های ناهمنام آلیاژهای آلومینیوم 3T-2024 و 6T-7075 بر استحکام برشی ناحیه اتصال در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای مورد بررسی قرار گرفته است. با انتخاب مناسب این پارامتر ها، استحکام برشی بهینه اتصال قابل دستیابی است. نتایج آزمایش برشی نشان می-دهد که افزایش سرعت دورانی از 800 به 1250 دور بر دقیقه باعث افزایش نیروی برشی می شود. اما با افزایش سرعت دورانی ابزار به 1600 و 2000 دور بر دقیقه نیروی برشی کاهش می یابد. با افزایش عمق نفوذ ابزار، نیروی برشی افزایش می یابد. اگر آلیاژ آلومینیوم 3T-2024 به عنوان ورق رویی اتصال مورد استفاده قرار گیرد استحکام برشی ناحیه اتصال جوش وضعیت بهتری دارد.

هدف از پژوهش حاضر امکان سنجی تولید اتصالات مستحکم و بدون عیب بین ورق های آلومینیوم 1050 و مس خالص به روش میکرو جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به کمک ابزارهای عادی و جدید می باشد. با تحلیل نتایج حاصل از آزمون کشش و تحلیل سیگنال به نویز، میانگین بیشینه مقاومت کششی نهایی اتصالات مقدار MPa 88 گزارش شده است که به هنگام استفاده پارامترهای سرعت دورانی، سرعت پیشروی و آفست ابزار با سطوح به ترتیب rpm 2400، mm/min 40 و mm 25/0 بدست آمده است. همچنین نتایج تحلیل واریانس مشخص کرد که به ترتیب پارامترهای سرعت دورانی و سرعت پیشروی، بیش ترین میزان اثرگذاری روی مقاومت کششی اتصالات را عهده‎دار بوده اند. مقادیر بیشینه و کمینه ناشی از آزمون ریزسختی سنجی نیز به ترتیب برای ناحیه مرکزی جوش و منطقه متأثر از حرارت آلومینیوم ثبت شده است که برابر با HV 192 و HV 21 می باشند. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس روی نمونه های بهینه وجود ترکیبات بین فلزی CuAl2 و Cu9Al4 در منطقه جوشکاری را نشان داد. مقاومت کششی اتصالات ایجاد شده به شدت تابع میزان تشکیل این ترکیبات بین فلزی می باشد.