جوش بدون درزی بر روی ورق 2 میلیمتری فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 با روش جوشکاری همزن اصطکاکی با سرعت چرخشی 400 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 50 میلیمتر بر دقیقه ایجاد گردید. مشاهدات ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری نشان داد که اصلاح ریزساختاری شدیدی در ناحیه جوش صورت گرفته است. همچنین، نتایج حاصل از آزمون پراش الکترون های برگشتی (EBSD) نشان داد که کسر بزرگی از مرزدانه های کوچک زاویه با وقوع بازیابی دینامیکی در ناحیه متاثر از عملیات ترمومکانیکی و کسر بزرگی از مرزدانه های بزرگ زاویه با وقوع تبلور مجدد دینامیکی در ناحیه همزده توسعه یافته اند. تصویر قطبی صفحات 100 نشان داد که اجزای بافت برشی A*1 و A*2 در ناحیه همزده بوجود آمده است.

آلیاژ منیزیم AZ91 ریختگی یکی از پرکاربردترین آلیاژهای منیزیم است. این آلیاژ به علت دمای یوتکتیک پایین و همچنین حضور ترکیبات بین فلزی در دمای یوتکتیک از جمله آلیاژهای حساس به ذوب شدگی در روش های جوشکاری ذوبی و جوش همزن اصطکاکی نقطه ای است. هدف از این پژوهش، مطالعه رفتار ذوب شدگی آلیاژ AZ91 در حین فرایند جوشکاری همزن اصطکاکی نقطه ای است. برای این منظور فرایند جوشکاری همزن اصطکاکی نقطه ای در دو سرعت چرخشی متفاوت 1000 و 2500 دور بر دقیقه و زمان ماند یک ثانیه بر روی ورق هایی از جنس AZ91 و با ضخامت 10 میلی متر انجام شد. نتایج نشان داد در سرعت چرخشی پایین پدیده غالب خردایش مکانیکی، توزیع مجدد و انحلال رسوبات γ,است. درحالی که در سرعت چرخشی بالا پدیده غالب ذوب شدگی است. انجماد مجدد مذاب تشکیل شده منجر به جایگزینی ساختار یوتکتیک معمولی با ذرات γ,یوتکتیک می شود. علاوه بر آن با نزدیک شدن به منطقه همزده شده ذوب شدگی تشدید می شود. همچنین حضور لایه مذاب در امتداد مرزدانه سبب کاهش استحکام مرز دانه و وقوع ترکیدگی ذوب شدگی می شود.

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 تحقیق حاضر با بکارگیری فرآیند همزن اصطکاکی بر زیر لایه تیتانیوم خالص تجاری، نانوکامپوزیت های تیتانیوم-آلومینا ایجاد گردید. به این منظور پودرهای آلومینا با اندازه های 20 و 80 نانومتر به صورت مجزا در داخل شکاف تعبیه شده بر سطح ورق های زیرلایه قرار گرفت و ابزار چرخان از میان آنها عبور داده شد. با تغییر ابعاد شکاف، کامپوزیت هایی با مقادیر مختلف کسر حجمی نانوذرات آلومینا در محدوده 1.8 تا 5.7 درصد تشکیل گردید. بررسی های ریزساختاری به کمک میکروسکوپ های نوری و الکترونی عبوری مشخص کرد که مهمترین عامل تعیین کننده اندازه دانه های زمینه، فاصله نانوذرات تقویت کننده از یکدیگر و یا به عبارتی اندازه، کسر حجمی و نحوه توزیع آنها است. همچنین نتایج حاصل از آزمون های کشش و سختی سنجی به همراه بررسی مشخصه های ریزساختاری مشخص نمود که علاوه بر حضور ذرات سخت در زمینه، کاهش اندازه دانه زمینه و برهمکنش ذرات با ناپیوستگی های میکروسکوپی و ذاتی ریزساختار از قبیل مرز دانه ها و نابجایی ها موجب بهبود چشمگیر خواص مکانیکی شده است.

در این پژوهش، از روش همزن اصطکاکی جهت تشکیل یک لایه سطحی کامپوزیت هیبریدی دارای ذرات SiC و BN بر روی آلیاژ آلومینیوم T6-7075 در راستای بهبود سختی و مقاومت به سایش استفاده شده است. مخلوط ذره ای افزودنی های SiC وBN  به نسبت وزنی برابر به ترتیب در مقیاس نانو و میکرومتری در داخل شکافی در مقابل حرکت ابزار قرار داده شدند. جهت پخش ذرات افزودنی و تامین یکنواختی تا پنج پاس دیگر نیز اعمال شد. بررسی های میکروسکوپی نشان داد که ذرات بعد از شش پاس به صورت تقریبا یکنواخت توزیع شده است. در اثر روند ترمومکانیکی فرایند همزن اصطکاکی، میزان سختی زمینه Al7075 به طور چشم گیر کاهش یافته که مرتبط با حل شدن رسوبات آن است. با افزودن مخلوط پودری و تشکیل لایه نانوکامپوزیت هیبریدی Al7075/SiC-BN سختی و مقاومت به سایش نسبت به آلیاژ پایه ارتقا نیافت و این در حالی بود که دانه های زمینه آلومینیومی از 9 به کمتر از 1 میکرون در اثر فرایند همزن اصطکاکی کاهش یافته بود. لیکن با انجام عملیات حرارتی T6 بر لایه نانوکامپوزیت هیبریدی، میزان سختی و مقاومت به سایش هر کدام تا حدود یک سوم مقادیر آلیاژ پایه افزون بر مقادیر آلیاژ پایه گردید. این موارد مرتبط با تشکیل رسوبات بر مبنای ترکیبات بین فلزی در اثر عملیات حرارتی T6 بود.

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.

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.

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.

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.

هدف از انجام این پژوهش، بررسی تغییرات سرعت چرخشی و پیشروی ابزار بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال در جوشکاری همزن اصطکاکی آلومینیم 1050 و فولاد زنگ نزن L316 است. به همین منظور کیفیت اتصال، ریزساختار، ضخامت و نوع ترکیبات بین فلزی، آزمون سختی و کشش بر روی اتصال مورد بررسی قرار گرفت. انتخاب مناسب پارامترهای جوشکاری باعث به وجود آمدن اتصال با خواص متالورژیکی و مکانیکی مناسب می شود. در این تحقیق، دو سرعت چرخشی rpm 560 و 900 و چهار سرعت پیشروی mm/min60، 80، 100 و 125 به عنوان پارامترهای متغیر انتخاب شدند. ریزساختار از چهار ناحیه فلزپایه، ناحیه متأثر از حرارت، ناحیه تحت تأثیر عملیات ترمومکانیکی و ناحیه همزده تشکیل شد. در تمامی نمونه ها منطقه همزده شامل ریزساختار تبلورمجدد یافته با دانه بندی ریز هم محور بود. با توجه به نتایج آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس مشخص شد که لایه تشکیل شده در فصل مشترک اتصال، ترکیب بین فلزی است. سختی ناحیه همزده در تمامی نمونه ها به دلیل تشکیل دانه های ریز هم محور تبلورمجدد یافته و وجود ذرات فولادی بالاتر از فلز پایه آلومینیم بود. بهترین نمونه از لحاظ خواص مکانیکی، ریزساختاری و کیفیت اتصال در شرایط سرعت چرخشی r‏pm 900 و سرعت پیشروی mm/min 125 به دست آمد که مقدار استحکام برابر 84 مگاپاسکال با بازده %77 بود.