بخشی از مقاله
چکیده
فرایند اغتشاشی اصطکاکی - 2 - FSP یک فرایند حالت جامد است که بر پایه جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی - FSW - ۲ می باشد. این فرایند اخیرا به عنوان ابزاری موثر برای اصلاح ریزساختار و خواص مکانیکی ورقهای فلزی شناخته شده است.
در این پژوهش از ابزار استاندارد TWI برای تغییر ساختار نمونه های آلومینیوم آلیاﮊی ۱۶۰۶ استفاده گردید و همچنین از سرعت پیشروی ثابت mm/min ۰۵ و همچنین جهت یکنواختی بیشتر ساختار برروی هر نمونه تعداد ۳ پاس درنظر گرفته شد و از ۳ سرعت چرخش ۰۳۶ ،۰۰۸ و rpm ۰۰۰۱ درجهت چگونگی تغییر ریزساختار و سختی منطقه فرآیند استفاده گردید .
بررسی ماکروساختار و میکرو ساختار توسط میکروسکوﭖ نوری و تعیین میزان سختی نقاط مختلف بوسیله دستگاه میکرو سختی صورت پذیرفت . مطالعه ریزساختار در مناطق مختلف نشان داد که بطور کلی فرایند اغتشاشی اصطکاکی موجب ریز شدن دانه ها، همگن شدن ریزساختار و افزایش سختی آلومینیوم ۱۶۰۶ می شود و در سرعت چرخش rpm ۰۰۸ بهترین خواص مکانیکی مشاهده شد .
مقدمه :
آلومینیوم و آلیاﮊهای آن پس از فولاد و آلیاﮊهای آهنی از مهمترین و پرمصرف ترین آلیاﮊها هستند این موضوع به دلیل خواص مناسب این آلیاز مانند نسبت استحکام به وزن بالا ، مقاومت به خوردگی خوب ، سهولت ساخت ، هدایت الکتریکی بالا ، قیمت پایین و ... است
.علیرغم خواص مناسبی که در بالا ذکر شد آلومینیوم و آلیاﮊهای آن خواص سایشی و سختی نسبتا ً ضعیفی دارند به همین دلیل تحقیقات زیادی جهت بهبود این خواص صورت گرفته است که از آن جمله می توان به فرآیند اصطکاکی اغتشاشی - FSP - اشاره کرد گرم. شدن سریع و کاملا ً موضعی سطح نمونه در حالیکه هنوز درجه حرارت کل قطعه چندان افزایش نیافته است اساس روش اصطکاکی اغتشاشی می باشد . در این فرآیند ناحیه خمیری در اثر انتقال حرارت بالای فلز سریعا ً منجمد می شود که این امر باعث ایجاد ساختار ریز دانه شده و در نهایت سبب افزایش سختی می گردد .
این روش به لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می باشد به نحوی که از یک ابزار غیرمصرفی در انجام فرآیند استفاده می شود که به درون سطح فلز نفوذ کرده و حرکت دورانی موجب تولید حرارت شده و درنهایت فلز پایه را به حالت پلاستیک رسانده و همگنی و ریزدانه شدن را در برخواهد داشت . شکل ۱ نحوه انجام فرآیند را بطور شماتیک نشان می دهد
شکل۱. شماتک فرآیند اصطکاکی اغتشاشی
پس از انجام فرآیند به جز فلز پایه ۳ منطقه در اثر میزان دما و اختلاط ایجاد شده بوجود می آید که عباتند از که به ترتیب منطقه SZ به منطقه اتلاق می شود که بیشترین میزان حرارت و اختلاط را متحمل شده و پس از آن ناحیه TMAZ است که ناحیه است که تحت تاثیر فرآیند ترمومکانیکال قرار گرفته است و ناحیه HAZ که ناحیه متاثر از حرارت می باشد . در شکل ۲ نواحی مختلف بوجود آمده در اثر فرآیند اصطکاکی اغتشاشی نشان داده شده است
روش تحقیق
جهت انجام فرآیند اصطکاکی اغتشاشی از ورقهای آلومینیوم ۱۶۰۶ با ابعاد - cm - ۱×۰۱×۰۲و ترکیب شیمیایی نشان داده شده در جدول ۱ استفاده شد .ابزار بکار رفته از جنس فولاد گرمکار H13 بوده و از ۲ جز مجزا شامل پین و شولدر می باشد که ابعاد پین استوانه ای - - mm ۴×۶ و قطر شولدر - - mm ۶۲می باشد.
لازم به ذکر است که سختی ابزار مورد استفاده بوسیله عملیات حرارتی به HRC ۰۵ رسانده شد - شکل ۳ - . جهت حرکت پین خلاف جهت عقربه های ساعت بوده و همچنین بدلیل جلوگیری از حرکت و اعوجاج ناشی از انجام فرآیند قطعات مورد نظر بوسیله فیکسچر ثابت شدند .
در این تحقیق جهت بهینه سازی شرایط فرآیند از ابزار استاندارد موسسه TWI انگلستان استفاده گردید . پارامترهای سرعت پیشروی و تعداد پاس ثابت در نظر گرفته شد به نحوی که تعداد ۳ پاس برای هر نمونه و سرعت پیشروی - - mm/min۰۵ و سرعتهای چرخش ۰۳۶ ،۰۰۸ و - rpm - ۰۰۰۱در انجام فراینددر نظر گرفته شد . بررسی های انجام شده برروی ریزساختار با میکروسکوﭖ نوری انجام گرفت و همچنین میزان سختی در نواحی مختلف نمونه ها با استفاده از دستگاه میکروسختی صورت پذیرفت .
شکل۳ . ابزار مورد استفاده در فرآیند اصطکاکی اغتشاشی
نتایج و بحث شکل ۴ ریزساختارآلیاﮊ آلومینیوم بکاررفته در این تحقیق را نشان می دهد .همانطور که ملاحظه می شود این آلیاﮊ بدلیل اینکه از نوع ریختگی می باشد دارای ریزساختار با دانه های درشت و هم محور که اندازه دانه به طور متوسط برابربا ۰۰۱ میکرون می باشد
