در این پژوهش، اتصال دهی ورق نازک آلومینیم 7075-T6 بوسیله جوشکاری همزن اصطکاکی با موفقیت انجام شد. سرعت حرکت خطی جوشکاری مقدار ثابت 50 میلیمتر بر دقیقه و سرعت چرخشی ابزار 600، 1000 و 1600 دور بر دقیقه انتخاب شدند. با کمک میکروسکوپ الکترونی عبوری و سنجش پراش الکترون برگشتی، مکانیزم تغییرات ریزساختاری فلز جوش تعیین گردید. نتایج نشان داد حین فرآیند جوشکاری همزن اصطکاکی، پدیده هایی مثل رسوب گذاری، تبلور مجدد دینامیکی پیوسته، رشد دانه و همچنین انحلال رسوبات در ناحیه همزده جوش اتفاق می افتند که بر خواص مکانیکی اتصال تاثیر بسزایی دارد. همچنین در جوشکاری همزن اصطکاکی ورق نازک آلومینیم، عامل تعیین کننده ریز ساختار نهایی اتصال، کرنش مکانیکی پلاستیک فرآیند بوده و اثر آن بیش از حرارت ورودی جوشکاری می باشد.

در این تحقیق جوشکاری فوم های آلومینیم خالص تجاری تولید شده به روش نورد تجمعی با استفاده از روش جوشکاری همزن اصطکاکی در سرعت های چرخشی 500، 700، 900 و 1100rpm و سرعت خطی 25mm/min بررسی شده است. تمامی جوش ها به صورت بدون درز انجام شده است. برای بررسی درشت ساختار و سختی جوش های انجام شده، متالوگرافی نوری و آزمون ریزسختی و به منظور تعیین درصد تخلخل فوم آلومینیمی و بررسی تغییرات چگالی ناحیه جوش در سرعت های چرخشی متفاوت از آزمون ارشمیدس استفاده شد. نتایج حاصل نشان دادند که در یک سرعت خطی ثابت، افزایش سرعت چرخشی ابزار سبب افزایش چگالی ناحیه جوش شده و عیوب موجود در این ناحیه کاهش می یابد. همچنین نتایج حاصل از میکروسختی سنجی بیانگرافزایش سختی ناحیه جوش در اثر افزایش سرعت چرخشی ابزار است.

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.

افزایش استحکام و توسعه سازه های هوایی از دیرباز مورد توجه محققان بوده است. در این مقاله به منظور بررسی اتصال T شکل فلز آلیاژ آلومینیوم 6061 با استفاده از فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نمونه های آزمایشگاهی ساخته شدند و همچنین شبیه سازی نرم افزاری برای آگاهی از مقادیر مناسب اثرات دینامیکی ابزار و درک بهتر از تولید و توزیع گرما در فرایند جوشکاری با استفاده از نرم افزار تجاری Fluent انجام شد. به همین منظور اتصال آلومینیوم 6061 با سرعت های خطی و سرعت های دورانی مختلف ابزار مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به پارامترهای انتخاب شده در این فرآیند مستحکم ترین اتصال در سرعت دورانی 1600 دور بر دقیقه و سرعت خطی 68 میلیمتر بر دقیقه بدست آمد. محل شکست تمامی نمونه های تست کشش، در سمت زائده T شکل آلومینیوم قرار داشت. عمده عیوب داخلی ایجاد شده در درون اتصالات عیب تونلی بود که با افزایش گرمای ورودی و سرعت خنک شوندگی همزمان به منطقه اتصال، ازبین رفتند. بیشینه استحکام تولید شده در این آزمایشات 188 مگاپاسکال می باشد که نزدیک به استحکام فلز پایه ی آلومینیومی است.

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

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.

در این پژوهش اثرات سرعت خطی و سرعت دورانی ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی توزیع و تولید حرارت در سطح و درون اتصال، سیلان مواد و هندسه ی محل اغتشاش پلی متیل متاکریلات (PMMA)، مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور شبیه سازی فرآیند از روش دینامیک سیالات محاسباتی از مجموعه نرم افزار تجاری CFD Fluent 6.4 استفاده شد. برای بالا بردن دقت شبیه سازی، خط جوش که در مرز بین قطعه کارها قرار داشت، به عنوان یک سیال غیر نیوتنی با رفتار شبه مذاب در اطراف پین ابزار مدل سازی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش نسبت سرعت چرخشی به سرعت خطی ابزار، جریان مواد در جلو ابزار اندکی بیشتر می شود و ابعاد منطقه اغتشاش بزرگتر می گردد. بیشینه درجه حرارت تولید شده و اغتشاش مواد در سمت پیشرو اتصال مشاهده شد. نتایج حاصل از این مدل توسط نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفت و تطابق قابل قبولی با آنها داشت. براساس پارامترهای جوشکاری مورد بررسی، حداکثر حرارت تولید شده 115 درجه سانتیگراد، بیشینه سرعت جابجایی مواد 0.24متر بر ثانیه در شانه ابزار و بیشینه فشار ایجاد شده بر روی سیال 9 مگاپاسکال در محل اتصال پیش بینی شد.

به کارگیری آلومینیوم فوق ریزدانه و یا نانو ساختار به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا بسیار موردتوجه می باشد. یکی از چالش های اصلی این حوزه جوشکاری این مواد جهت تولید سازه های مهندسی می باشد. با توجه به پتانسیل بالای روش جوشکاری حالت جامد اصطکاکی اغتشاشی در اتصال مواد فلزی نانو ساختار، در این تحقیق با استفاده از تجهیزات و تکنیک های مختلف مانند میکروسکوپ های نوری و الکترونی، آزمایش ریز سختی و آزمایش کشش تک محوره نحوه اثر برخی از متغیرهای اصلی این روش جوشکاری بر خواص مکانیکی اتصال ورق های آلومینیومی 1050 فوق ریزدانه تولید شده توسط تکنیک اتصال نورد تجمعی مورد مطالعه قرار گرفته است. متغیرهای مورد مطالعه شامل سرعت های جوشکاری، هندسه پین ابزار جوشکاری و دمای اتمسفر جوشکاری بوده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده افزایش ریز سختی جوش با کاهش سرعت چرخشی یا افزایش سرعت انتقالی ابزار به دلیل حرارت کمتر ورودی به منطقه جوش می باشد. بررسی تأثیر هندسه پین نشان دهنده کم تأثیر بودن این متغیر بر خواص کششی اتصال می باشد. تنها در مورد ابزار با پین رزوه خورده بهبود مختصری در خواص کششی ایجاد شده است. انجام جوشکاری به شکل زیر آبی به نسبت جوشکاری در هوا می تواند سبب بهبود استحکام اتصال شود اما استفاده از آبی با دمای بسیار پایین (1 درجه سانتی گراد) در مقایسه با نمونه جوشکاری شده در آب با دمای 25 درجه سانتی گراد با ایجاد برخی عیوب جوشکاری مانند حفرات و کانال داخلی تأثیری معکوس داشته و خواص کششی اتصال ایجاد شده را به شدت تنزل می دهد.