بخشی از مقاله
چکیده
تحقیق حاضر به تاثیر متغیر سرعت چرخش ابزار بر اتصال ورقهای آلومینیم و منیزیم خالص، با حضور الیه میانی روی، با طرح اتصال لب روی هم، به صورت منیزیم –رو، جوشکاری شده با فرآیند اصطکاکی همزنی نقطهای اختصاص دارد. به این منظور سه سرعت دورانی1250و1600و 2000 دور بر دقیقه در نظر گرفته شد و الیه میانی ورق روی خالص با ضخامت 100 میکرومتر مورد استفاده قرارگرفت.
نمونههای جوشکاری شده مورد بررسیهای ماکروسکوپی و میکروسکوپی - میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی SEM با قابلیت آنالیز عنصری نقطهای - EDS - و آزمون کشش-برش قرار گرفتند. بررسیهای ریز ساختاری نشان داد که در ناحیه جوش و در فصل مشترک روی و منیزیم، الیه بین فلزی MgZn2 ایجاد شده است و همچنین در نواحی نزدیک آلومینیم اتصال نسبی آلومینیم و روی اتفاق افتاده است. با افزایش سرعت چرخش ابزار، استحکام جوش افزایش محسوسی یافته و حداکثر نیروی کشش برش در این اتصال حدود 1120 نیوتن بدست آمد.
مقدمه
فرآیند جوشکاری اصطکاکی همزنی نقطهای، نسبت به دیگر روشهای جوشکاری روشی نوین به حساب میآید. اتصال فلزات غیرهمجنس با روشهای ذوبی با مشکالتی روبرو است، بنابراین روشهای حالت جامد پیشنهاد شده است
این فرآیند در مقایسه با فرآیند جوشکاری نقطه ای الکتریکی حدود 90 درصد صرفه جویی انرژی و حدود 40 درصد کاهش تجهیزات در صنایع ساخت خودرو را به همراه دارد .
جوشکاری آلومینیم و منیزیم بعنوان آلیاژهای صنعتی سبک، در سازههای مرتبط با صنعت هوایی و هوافضا و همچنین خودرو سازی در راستای رسیدن به هدف سبک سازی، حائز اهمیت است. تا کنون محققین فرآیندهای مختلفی را برای جوشکاری غیر مشابه آلومینیم و منیزیم پیشنهاد نموده اند
در روشهای جوشکاری ذوبی منیزیم و آلومینیم، اتصال استحکام بسیار پایینی دارد که دلیل آن تشکیل ترکیبات بین فلزی به صورت الیههای ضخیم و پیوسته در فصل مشترک جوش است
با توجه به تحقیقات منتشر شده اتصال این فلزات با طرح اتصال لب روی هم از طریق فرآیند اصطکاکی همزنی نقطه ای برای اولین بار در سال 2011 گزارش شده است و محققان دیگری تا سال 2015 اتصال بین آلیاژهای مختلف آلومینیم و منیزیم را مورد بررسی قرار دادهاند. نتایج تحقیقات انجام شده نشان میدهد که تشکیل ترکیبات بین فلزی ترد در فصل مشترک اتصال Al/Mg بر استحکام و انعطافپذیری اتصال اثر منفی دارد
اتصال لب روی هم منیزیم-آلومینیم خالص با الیه میانی در فرآیند اصطکاکی نقطه ای و همزنی کمتر بررسی شده و به عنوان پیشنهاد مطرح شده و در این میان کاربرد فلز روی توصیه شده است.]10[ در سال 2010 اثر پودرهای سرامیکی بعنوان الیه میانی در جوشکاری اصطکاکی همزنی نقطهای آلومینیم به صورت پتنت مطرح شده است.
در تحقیق دیگری در سال 2012 اثر الیه میانی آلیاژ مس/ قلع در فرآیند اصطکاکی همزنی منیزیم- آلومینیم مورد بررسی قرارگرفته است که نتایج نشان دهنده افزایش محسوس استحکام کششی برشی جوش در سرعت چرخشهای مختلف در اثر وجود این الیه میانی بوده است.
حضور الیه میانی فلز روی بر اتصال نفوذی آلومینیم 6061 به منیزیم AZ31B، مورد بررسی قرارگرفته است. استفاده از الیه میانی روی باعث جلوگیری از تشکیل ترکیبات بین فلزی ترد و پیوسته میشود. الیه میانی روی، استحکام برشی اتصال را از 31.4مگاپاسکال تقریباً دو برابر افزایش داده و به 75 مگاپاسکال میرساند.]13-14[ همچنین مطالعاتی بر روی اتصال ورق آلومینیم 6061 به منیزیم AZ31B با فرآیند GTAW جوشکاری الکترود ذوب نشدنی با پوشش گاز محافظ خنثی با استفاده از فلز پرکن روی خالص با موفقیت انجام شده است.
در سال 2011 تحقیقی بر روی اتصال مگ آلومینیم-منیزیم با الیه میانی روی صورت گرفته و ساختارهای یوتکتیکی دما پایین گزارش شده و استحکام جوش با الیه میانی افزایش یافته است.همچنین تحقیقی در سال 2015 بر روی اتصال آلومینیم-منیزیم با الیه میانی روی جوشکاری شده با فرآیند جوش نقطهای الکتریکی انجام شده است که با وجود الیه روی ترکیبات در ناحیه جوش به سمت تشکیل ترکیبات یوتکتیک سوق یافته و ترکیب بین فلزی MgZn2 به وجود آمده است و نهایتا استحکام جوش با الیه میانی روی افزایش یافته است.
-2روش تحقیق
در این تحقیق ورقهای آلومینیم و منیزیم خالص تجاری مورد استفاده قرار گرفت. به این منظور ورق آلومینیم و منیزیم خالص، هر دو، با ابعاد 3×20×100 میلیمتر و ورق روی به ابعاد 30×20 میلیمتر با ضخامت 100 میکرون تهیه و با استون تمیز و آماده سازی شد. ترکیب شیمیایی آنها در جدول 1و2و3 آمده است.
جدول :1 درصد عناصر آلومینیم
ابزار مورد استفاده از جنس فوالد گرمکار H13 بوده و بدون پین طراحی شد. ترکیب شیمیایی ابزار در جدول 4 ارائه شده است.
جدول:4ترکیب شیمیایی ابزار جوشکاری
آزمایشات جوشکاری با استفاده از دستگاه فرز نیمه اتومات با میز متحرک ساخت ماشینسازی تبریز انجام گردید. تنظیم و یکسان سازی نیروی عمودی جوشکاری با اندازه گیری میزان فروبری شانه ابزار درون ورق فوقانی انجام و میزان فروبری برای همه نمونههای اتصال غیرهمجنس1میلیمتر در نظر گرفته شد.
