بخشی از مقاله
چکیده
فرایند اصطکاکی اغتشاشی یک فرایند حالت جامد است که بر پایه فرایند جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی میباشد. این فرایند اخیرا به عنوان ابزار موثري براي اصلاح ریز ساختار و خواص مکانیکی مواد فلزي شناخته شده است. در فرایند اصطکاکی اغتشاشی مواد در ناحیه فرایند تحت تغییر شکل پلاستیکی شدیدي قرار میگیرند که در نتیجه آن شرایط تبلور مجدد دینامیکی فراهم میشود.
در این تحقیق تاثیر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر ریزساختار و خواص مکانیکی قطعات متالورژي پودر آلومینیومی مورد بررسی قرار گرفته است. براي این منظور ابتدا پودر آلومینیوم در فشار 225 MPa فشرده و در دماي 550 درجه سانتیگراد به مدت 20 دقیقه سینتر شد. پس از آن فرایند اصطکاکی اغتشاشی با سرعت چرخش ابزار معادل 1000 rpm و سرعت انتقالی ابزار معادل 45mm/min بر روي سطح نمونهها اعمال و ریزساختار و خواص مکانیکی قطعات بررسی شد.
نتایج نشان داد که فرایند اصطکاکی اغتشاشی موجب همگن شدن ریزساختار، کاهش میزان تخلخلها، ریز شدن دانهها و افزایش سختی سطحی و بهبود خواص مکانیکی نمونههاي متالورژي پودر آلومینیومی میگردد.
.1 مقدمه
فرایند جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی1 در سال 1991 میلادي توسط موسسه جوش انگلستان ابداع گردید و مزایاي ویژه این فرایند سبب استفاده گسترده از آن در صنعت شده است. امروزه فرایند اصطکاکی اغتشاشی2 که به طور اختصار FSP نامیده میشود، مورد توجه قرار گرفته است. این فرایند بر اساس اصول فرایند جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی در سال 2002 توسط میشرا و همکارانش معرفی شده است.
در این فرایند ابزاري با طراحی خاص و سرعت چرخش بالا وارد قطعه میشود که در اثر چرخش آن، حرارت اصطکاکی جهت انجام فرایند تامین میگردد. حرکت انتقالی ابزار چرخنده موجب ایجاد تغییر فرم پلاستیکی شدید در ناحیه زیر ابزار میشود. در این فرایند ابزار از دو قسمت پین3 و شانه 4 تشکیل شده است و بعنوان مهمترین پارامتر شناخته میشود. شکل 1 شماتیکی از فرایند اصطکاکی اغتشاشی را نشان میدهد. در اثر فرایند، سه ناحیه اغتشاش5 ، ناحیه متاثر از حرارت6 و ناحیه متاثر از کار مکانیکی و حرارت7 در قطعه کار بوجود میآید.
شکل .1 نماي شماتیکی از فرایند اصطکاکی اغتشاشی.
درحالت کلی متغیرهاي فرایند اصطکاکی اغتشاشی شامل سرعت چرخش ابزار، سرعت انتقالی ابزار، فشار اعمالی از جانب ابزار به قطعه کار، ضخامت قطعه کار، ابزار - ابعاد، شکل هندسی، جنس ابزار، جنس پوشش سطح ابزار - ، زاویه ابزار با سطح قطعه، نحوه مهار قطعه و نیروهاي مهارکننده میباشند.تاکنون فرایند اصطکاکی اغتشاشی در ایجاد ساختارهاي فوق العاده ریز دانه در آلیاژهاي آلومینیوم و آلیاژهاي منیزیم ، تولید ساختارهاي ریز دانه با قابلیت سوپرالاستیک بالا ، همگن کردن ساختار نانوکامپوزیتهاي زمینه آلومینیومی ، اصلاح ریزساختارهاي ریختهگري و تولید کامپوزیتهاي سطحی به کار رفته است.
تولید قطعات با روش متالورژي پودر به دلیل امکان تولید اجزاي بسیار دقیق و هزینههاي پایین تولید، همواره مد نظر تولید کنندگان بوده است. بررسیها نشان میدهد که امروزه استفاده از قطعات متالورژي پودر آلومینیومی به دلیل پایین بودن مدول الاستیک، مقاومت سایشی ضعیف و خواص نامطلوب در دماي بالا بسیار محدود است. لذا در این تحقیق تاثیر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر ریزساختار و خواص مکانیکی قطعات متالورژي پودر آلومینیومی مورد بررسی قرار گرفته است.
.2 مواد و روشها
در این پژوهش ماده اولیه پودر آلومینیوم با خلوص %99/5 بود. براي آماده سازي قطعات جهت اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی، ابتدا با استفاده از پودر آلومینیوم تحت عملیات پرس سرد در یک قالب فولادي با اعمال فشار 225 مگاپاسکال بیلتهایی با ابعاد 882012 میلیمتر ساخته شد. در ادامه به منظور افزایش استحکام بیلتهاي ساخته شده براي استفاده در فرایند، قطعات خام در دماي 550 C به مدت 20 دقیقه سینتر شدند. در شکل 2 ابزار مورد استفاده در فرایند اصطکاکی اغتشاشی مشاهده میشود.
شکل .2 ابزار مورد استفاده در فرایند اصطکاکی اغتشاشی.
