بخشی از مقاله
چکیده
جوشکاری اصطکاکی یک فرآیند جوشکاری حالت جامد بوده که به دلیل عدم ایجاد ذوب، مناسب برای آلیاژهای آلومینیم عملیات حرارتی پذیر که شامل سریهای 2000، 6000 و 7000 است میباشد. در این مقاله با ثابت در نظر گرفتن فشار و زمان چکشی - به ترتیب 20bar و - 5s، تأثیر فشار اصطکاکی، زمان اصطکاکی و سرعت چرخش بر روی خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم 6005 مورد بررسی قرار گرفته است.
آزمایشهای مورد نظر در سرعتهای 2000، 2500 و 2800 دور بر دقیقه، زمانهای 20 ، 25 و 30 ثانیه و فشارهای 7 و 12 بار صورت پذیرفته است. در نمودارهای جداگانه تاثیر سه متغیر نام برده بر روی استحکام کششی آورده شده و همچنین در دو سرعت 2000 و 2800 دور بر دقیقه نمودار توزیع ریز سختی عمود بر خط جوش آورده شده است.
مقدمه
آلیاژهای آلومینیم بسته به نوع عناصر آلیاژی و نوع فرآیند تولید به چند دسته تقسیم میشوند. از منظر دیگر این آلیاژها به طور کلی به دو دسته عملیات حرارتیپذیر و عملیات حرارتیناپذیر تقسیم میشوند. دسته عملیات حرارتیناپذیر قابلیت جوشپذیری به روشهای ذوبی را به خوبی دارا هستند اما مسئله اصلی در آلیاژهای عملیات حرارتیپذیر است.
این دسته که شامل گروههای 2000، 6000 و 7000 میشود، در صورت جوشکاری ذوبی، دما در منطقه جوش و همین طور HAZ بالا رفته و رسوبات حل میشوند و به دلیل سرعت بالای سرد شدن امکان تشکیل مجدد این رسوبات وجود نخواهد داشت. البته میتوان در برخی موارد با عملیات حرارتی مناسب خواص مکانیکی را برگرداند اما این اتفاق در اکثر موارد به طور کامل رخ نداده و ممکن است منجر به کاهش انعطافپذیری آلیاژ شود. مشکل دیگر جوشکاری ذوبی این گروه حساسیت بالا به ترک گرم است. مجموعه این عوامل باعث شده است که برای اتصال این دسته از آلیاژها از روشهای غیر ذوبی استفاده شود.
جوشکاری اصطکاکی به عنوان یکی از فرآیندهای غیرذوبی بسیار مورد توجه است. پژوهشهای قابل توجهی برروی اتصال آلیاژهای آلومینیم عملیات حرارتی پذیر به هم و یا به فولادها و آلیاژهای تیتانیم انجام شده است. در این پژوهش اتصال آلیاژ آلومینیم 6005 توسط جوشکاری اصطکاکی مورد بررسی قرار میگیرد. هدف از این پروژه بررسی تاثیر متغیرهای مختلف جوشکاری اصطکاکی از جمله سرعت چرخش - N - ، فشار اصطکاکی - - و زمان اصطکاکی - - بر ساختار و خواص مکانیکی جوش آلیاژ 6005 میباشد.
قابلیت جوشکاری خوب، جلوه آندایز و مقاومت به خوردگی خوب از خواص این آلیاژ هستند. در کاربردهای تجاری، در مواردی که قطعات به شکلهای اکسترود شده و تیوب با استحکام بیشتری نسبت به آلیاژ 6063 مورد نیاز باشد و نیز آنتن تلویزیون و نردبان از این آلیاژ استفاده میشود. لازم به توضیح است در مواردی که نیاز به مقاومت در برابر بار ضربهای وجود دارد، این آلیاژ به کار نمیرود.
در یک مقاله که در سال 2013 به چاپ رسیده است، اثر سرعت چرخش در جوشکاری اصطکاکی روی آلیاژ آلومینیم 2024 مورد بررسی قرار گرفته و نتیجه این بوده است که با افزایش سرعت چرخش میزان ترکها و عیوب کاهش یافته و سختی افزایش پیدا میکند به طوری که بیشترین سختی در سرعت 2000RPM حاصل شده است.[3] در پژوهشی دیگر که در سال 2013 بر روی آلیاژ آلومینیم 6061 انجام شده است، بررسی متغیرهای جوشکاری اصطکاکی بر روی کیفیت جوش حاصله، ریز ساختار و خواص مکانیکی صورت گرفته است.
بررسی ها نشان داد که بیشترین بازده حدود %70 میباشد که در فشار اصطکاکی 1MPa، فشار چکشی 3MPa و سرعت 2000RPM بدست آمده که به عبارتی این پارامترها، پارامترهای بهینه این آزمایش میباشد. تمام نمونهها در آزمون کشش از ناحیه جوش شکسته شده اند. زمان جوشکاری هم برای تمام نمونهها بین 13 الی 15 ثانیه متغیر بوده و از لحاظ ریز ساختار هم سه ناحیه مجزا از هم نشان داده شده است.
همچنین نتایج حاصل از سختی سنجی هم تغییرات سختی را در نواحی مختلف به دلیل تبلور مجدد نشان داده است
راوی کومار و همکارانش در سال 2013 اتصال آلیاژ آلومینیم 6061-T6 را به دلیل مقاومت به خوردگی مناسب این آلیاژ بررسی کردند. در این تحقیق فشار اصطکاکی، فشار چکشی، کاهش طول محوری و سرعت چرخش مهمترین متغیرها در تعیین استحکام کششی در نظر گرفته شدند. البته تأثیر فردی این متغیرها را نمیتوان در نظر گرفت زیرا هر متغیر به متغیر دیگر مربوط میشود. آنها با توجه به نتایج آزمون کشش مشاهده کردند که آلیاژ آلومینیم 6061-T6 با بازدهی حدود %70 به خوبی قابل جوشکاری میباشد و نتیجه گرفتند که بدون ارتباط با متغیرهای جوشکاری تمامی نمونهها از محل جوش شکسته شدند. چون اغلب نمونهها دارای عیوبی در محل جوش بودند و در برخی نمونهها کاهش استحکام کششی و استحکام خستگی مربوط به تبلور مجدد در ناحیه خیلی نزدیک به محل جوش بود. بهترین نتیجه برای نمونهای بدست آمد که دارای کمترین عرض HAZ بود.
علاوه بر تحقیقات انجام شده در زمینه جوشکاری اصطکاکی آلیاژهای مشابه آلومینیم تحقیقات زیادی نیز در مورد جوشکاری اصطکاکی آلیاژهای آلومینیم به سایر آلیاژها از قبیل فولاد ساده کربنی، فولادهای زنگ نزن آستنیتی و فریتی، چدن ریختگی با گرافیت سوزنی، مس، تیتانیم و حتی سرامیکهایی نظیر آلومینا انجام شده است 6]، 7، 8، .[9 تابان [7] در سال 2010 با کمک همکارانش توانست آلومینیم 6061-T6 را با موفقیت به فولاد AISI 1018 جوش دهد. میزان بهینه فشار چکشی در این پژوهش 60 مگاپاسکال بدست آمده است.
همچنین ضخامت ترکیبات بین فلزی 350 نانومتر بوده که مقدار کمی است. ساهین در سال 2009 اتصال آلومینیم و فولاد زنگ نزن را بررسی کرد. او میل گردهایی با قطر 10 میلیمتر را مورد استفاده قرار داد. بررسی استحکام کششی نشان میدهد که نتایج قابل قبولی نسبت به استحکام آلومینیم و فولاد زنگ نزن به دست آمده است - حدود %94 استحکام آلومینیم فراهم شده است - . او نتیجه گرفت که زمان اصطکاک کم گرمای لازم برای اتصال را فراهم نمیکند و زمان اصطکاک زیاد سبب تغییر شکل بیش از حد لایههای بین فلزی و در نتیجه افت استحکام میشود که علت آن تجمع عناصر آلیاژی در فصل مشترک است
