بخشی از مقاله
چکیده
فرآیند جوشکاری اصطکاکی همزن، یک فرآیند نوین جوشکاری است که در آن به منظور جوشکاری دو ورق فلزی انجام می شود. در این فرآیند از یک ابزار استفاده می شود که با ایجاد دوران در آن باعث ایجاد خمیری شدن سطح اتصال دو فلز می شود. در این پژوهش بر روی جوشکاری اصطکاکی همزن دو ورق از جنس AL 6T-7039 مطالعاتی انجام شده است. هدف کلی تحقیق، تاثیر پارامترهای جوشکاری اصطکاکی همزن دو ورق از جنس AL 6T-7039 بر خواص مکانیکی مقطع جوشکاری میباشد. تحلیل فرآیند جوشکاری اصطکاکی همزن دو ورق از جنس AL 6T-7039 نتایج نشان میدهد که با افزایش سرعت دورانی باعث کاهش استحکام کششی می شود. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش سرعت پیشروی، مقدار استحکام نهایی کششی در قطعه افزایش می یابد.
واژگان کلیدی: جوشکاری اصطکاکی همزن، جوشکاری اصطکاکیAL 6T-7039، خواص مکانیکی جوشکاری اصطکاکی، تاثیر پارامترهای جوشکاری اصطکاکی بر روی خواص مکانیکی .
-1 مقدمه
دو فلزی را که میخواهند جوش داده شوند در کنار هم محکم قرار داده میشوند و پین وارد خط اتصال این دو فلز می-شود و همراه با چرخش، طول خط اتصال را طی میکند. پین دو عمل اصلی را انجام میدهد. گرم کردن قطعه توسط اصطکاک حرکت دادن مواد به منظور اتصال گرما به کمک اصطکاک بین پین و قطعه کار و تغییر فرم پلاستیک قطعه به دست میآید. هدف اصلی در جوشکاری اصطکاکی برطرف نمودن ناهمواریها و ناخالصیها و اعمال فشار برای اتصال دو سطح است. هر فولادی که قابلیت فورج داغ داشته باشد میتواند جوشکاری اصطکاکی شود. در فرآیند جوشکاری اصطکاکی همزن، یک روش نسبتاً جدید است که از یک ابزار چرخشی مصرف نشدنی برای تولید گرمای اصطکاکی و تغییر شکل پلاستیکی در موقعیت جوشکاری بهره میگیرد.
در سال 2016 آقای یزدی پور و حیدر زاده [1] بر روی بررسی اثر جوشکاری اصطکاکی هم زن بر روی ریز ساختار و خواص مکانیکی اتصال لب به لب Al 5083-H321 و فولاد ضد زنگ 316L مطالعاتی کردند که تاثیرسرعت عبوری ابزار، فاصله ابزار و جهت چرخش جوشکاری اصطکاکی هم زن اتصال لب به لب Al 5083-H321 و فولاد ضد زنگ 316L در سرعت دورانی ثابت 280 دور در دقیقه انجام شده است. آقای ملارد و همکارانش [2] در سال 2015 بر روی بررسی توزیع ریزساختار در جوش اصطکاکی اغتشاشی در طول عملیات حرارتی و بعد از جوشکاری AA2050T34 مطالعه انجام دادند که در این مقاله یک مطالعه سیستماتیک که در آن توزیع ریزساختار رسوب در مقطع جوش اصطکاکی اغتشاشی ساخته شده با آلومینیوم AA2050A و همچنین تکامل این ساختار در طول پس از عملیات حرارتی و بعد از جوشکاری - PWHT - 1 انجام شده است.
در سال 2015 سونگوک یون و همکارانش [3] به بررسی اثر سرعت چرخش بر ریز ساختار و تکامل بافت در طول جوشکاری اصطکاکی همزن از صفحات تیتانیم Ti-6Al-4V پرداختند و صفحات آلیاژ Ti-6Al-4V با ضخامت 2 میلی متر با موفقیت با فرآیند جوشکاری اصطکاکی همزن انجام شده است و تغییر ساختار در جوش واضح است. در سال 2016 آقای موتو و همکارانش [4] به بررسی اثر مشخصات و روند پارامترهای پین بر ریز ساختار و خواص مکانیکی جوشکاری اصطکاکی هم زن اتصالات آلومینیوم- مس پرداختند که در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی FSW، مشخصات پین بیشترین تاثیر در جریان مواد به خصوص در جوشکاری با نقاط مختلف با استحکام تسلیم متفاوت را دارا میباشد. در سال 2010 آقای چونگ و همکارانش [5] بر روی فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی فولاد کربن بالا با چقرمگی عالی و انعطاف پذیری بالا مطالعاتی انجام دادند.
در سال 2014 آقای گئو و همکارانش [6] بر روی بررسی تاثیر پارامترهای فرایند جوشکاری اصطکاکی همزن بین آلیاژهای مواد غیر مشابه AA6061 و AA7075 کار کرده که به طور خاص، اثر بخشی از مواد و سرعت جوشکاری در جریان مواد، ساختار، توزیع سختی و اموال کششی مفاصل مورد بررسی قرار گرفته است. در سال 2015 آقای سینگارا پور و همکارانش [7] به مطالعه تاثیر مواد ابزار و سرعت دورانی بر خواص مکانیکی جوشکاری اصطکاکی هم زن - اغتشاشی - آلیاژ منیزیم AZ31B پرداختند. در این تحقیق، اثر پارامترهایی همچون سرعت چرخش ابزار، و سرعت جوشکاری اصطکاکی همزن - اغتشاشی - بر روی استحکام کششی، خواص مکانیکی، سختی و اثر انرژی آلیاژ منیزیم AZ31B مورد مطالعه قرار گرفته است.
در سال 1389 اقای جمال تیمورنژاد [8] به بررسی تجربی اثر عوامل جوشکاری بر روی خواص مکانیکی جوش همزن اصطکاکی در اتصال لب به لب ورقهای مسی پرداختند.در این تحقیق فرآیند جوشکاری اصطکاکی همزن، که در آن به منظور جوشکاری دو ورق فلزی انجام میشود پرداخته شده است و در این فرآیند از یک ابزار استفاده میشود که یک پین با ایجاد دوران در آن باعث ایجاد خمیری شدن سطح اتصال دو فلز میشود. در این پژوهش بر روی جوشکاری اصطکاکی همزن دو ورق از جنس AL 6T-7039 مطالعاتی انجام شده است. هدف کلی تحقیق، تاثیر پارامترهای جوشکاری اصطکاکی همزن دو ورق از جنس AL 6T-7039 بر خواص مکانیکی مقطع جوشکاری میباشد. در این پژوهش افزایش سرعت پیشروی باعث استحکام نهایی کششی میشود که هدف این پژوهش است.
-2 فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی
ابتدا دو ورق از جنس آلومینیوم 6T-7039 روی صفحه پشت بند قرار داده شده و با استفاده از گیره هایی روی صفحه پشت بند محکم می شوند تا با اعمال نیرو امکان حرکت نداشته باشند. سپس در مرحله بعد ابزار جوشکاری که به شکل یک استوانه است و یک پین در نوک آن قرار دارد در ابتدای خط اتصال قرار می گیرد به طوریکه نوک پین با هر دو قطعه تماس داشته باشد . طول پین متناسب با عمق جوش مورد نیاز می باشد. در این مرحله استوانه در حال دوران بوده ونیرویی رو به پایین به آن اعمال می شود. در شکل 1 نمایی از بستن ورقهای آلومینیومی بر روی میز کار نشان داده شده است.در اثر اصطکاک ایجاد شده ناشی از حرکت دورانی ابزار در حال تماس با ماده دما بالا میرود تا اینکه ماده حول پین و زیر ابزار وارد ناحیه پلاستیک میشود. در نتیجه یک لایه به شدت نرم شده از فلز حول پین ایجاد میگردد.در شکل 2 نمایی از دوران ابزار بر روی دو ورق آلومینیومی 6T7039 نمایش داده شده است.
لبههای دو قطعه به این استوانه و صفحه پشت بند فشردده میشوند و فشار هیدروستاتیک نتیجه این فشرده شدن است و به آن فشار فورج گفته میشود. نتیجه همه این عوامل فرورفتن لبههای دو قطعه در یکدیگر در پشت پین با عبور ابزار می-باشد و به این شکل عمل اتصال در حالت جامد انجام میگیرد. در شکل 3 نمایی از جوش اصطکاکی همزن دو ورق آلومینیومی با ضخامت 3 میلیمتری نشان داده شده است. در حین حرکت پین در حال چرخش، لایههای اکسیدی نیز شکسته و خرد می-شوند و نیازی به تمیز کاری سطوح قبل از جوشکاری نمیباشد. دمای فرآیند نیز زیر نقطه ذوب است و در نتیجه ماده ذوب نشده و فرآیند درحالت جامد انجام میگیرد. همچنین فرآیند به فلز پرکننده، آماده سازی لبه ها و پخ سازی نیاز ندارد.
