بررسی نسبت سرعت دوران به پیشروی ابزار در جوشکاری هم‌زن اصطکاکی اتصال غیر هم‌جنس آلیاژ آلومینیوم 5083 به تیتانیوم خالص تجاری

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 22، دوره 9، شماره 3، آذر 1394، صفحه 257-266   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مجتبی صادقی گوغری¹؛ مسعود کثیری²؛ کامران امینی^{* 3}

¹دانشجوی کارشناسی ارشد جوشکاری، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی

²استادیار، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی

³استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، واحد تیران، دانشگاه آزاد اسلامی،تیران

چکیده

جوشکاری هم‌زن اصطکاکی آلیاژهای تیتانیوم با آلومینیوم به خاطر مسائلی ار قبیل سایش ابزار و انتخاب مناسب پارامترهای فرآیند با مشکلات فراوانی همراه است. کنترل مناسب متغیرها جهت بدست آوردن یک جوش سالم و عاری از عیب در جوشکاری اهمیت بسیار زیادی دارد. هدف از انجام این پژوهش بررسی تأثیر تغییرات سرعت دوران و پیش‌روی ابزار بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال در جوشکاری هم‌زن اصطکاکی آلیاژهای تیتانیوم خالص تجاری و آلومینیوم 321 H- 5083 است. به همین منظور میکرو ساختار، سختی و آزمون کشش بر روی اتصال مورد بررسی قرار گرفت. بررسی­ها نشان داد که نسبت سرعت دورانی به سرعت پیشروی ابزار پارامتر اساسی در تعیین استحکام و ریزساختار نهایی جوش می­باشد و بهترین نتیجه برای ریزساختار، سختی و نتایج آزمون کشش در نسبت بهینه 4/22، که مربوط به سرعت دورانی 1120 و سرعت پیشروی 50 می­باشد، حاصل شد و کاهش یا افزایش از این نسبت بهینه باعث کاهش استحکام و سختی می­گردد. سختی در ناحیۀ جوش برابر 480 ویکرز است بدین معنی که سختی در این ناحیه نسبت به فلز پایه تیتانیوم وآلومینیوم به ترتیب % 16 و%60 افزایش یافته است که به دلیل ترکیب بین فلزی تیتانیوم- آلومینیوم ایجاد شده در ناحیۀ جوش است. استحکام جوش به دست آمده در این نسبت بهینه نیز برابر %20 استحکام فلز پایه آلومنیوم است.

کلیدواژه‌ها

اتصال غیرهم‌جنس؛ آلیاژ آلومینیوم-تیتانیوم؛ جوشکاری هم‌زن اصطکاکی؛ خواص مکانیکی و ساختار میکروسکوپی

مراجع

 

[1]     A .David, Z. Feng, “Friction Stir Welding of Advanced Materials”, Materials Science and Engineering A, Vol. 252, pp. 2012-2025, 2004.

 

[2]     H. Uzun, C. D. Donne, A. Argagnotto, T. Ghidini, C. Gambaro, “Friction Stir Welding of Dissimilar Al 6013-T4 To X5CrNi18-10 Stainless Steel”, Materials and Design ,Vol. 26, pp. 41-46, 2005.

 

[3]     A. fari, G. F. Batalha, E. F. Prados, R. Magnabosco, S. Delijaicove, “Tool Wear Evaluations In Friction Stir Processing Of Commercial Titanium Ti-6Al_4V”, Wear Journal Vol. 302, pp. 1327-1333, 2013.

 

[4]  P. R. Berndt, J. H. Neethling, H. Lombard, M.N. James, D. H. Hattingh, “Microstructural Characterization of Precipitates in Al 5083-H321”, Materials and Design, Vol. 335, pp. 229-435,2005.

 

[5]     W. B. Lee, C. Y. Lee, W. S. Chang, Y. M. Yeon, S. B. Jung, “Microstructural Investigation of Friction  Stir Welded Pure Titanium”, Materials Letters, Vol. 59, pp. 3315–318, 2005.

 

[6]     C. Y. Hua,  N. Qua, K. L, Ming, “Interface characteristic of friction stir welding lap joints of Ti/Al dissimilar alloys”, Trans Nonferrous Met Soc, China, Vol. 22, pp. 299-304, 2011.

 

[7]  Y. C. Chen, K. Nakata, “Microstructural Characterization and Mechanical Properties in Friction Stir Welding of Aluminum and Titanium Dissimilar Alloys”, Materials and Design, Vol. 30, pp. 469-474, 2009.

 

[8]     U. Dressler, G. Biallas, U. A. Mercado, “Friction stir welding of titanium alloy TiAl6V4 to aluminum alloy AA2024-T3”, Materials Science and Engineering A, Vol. 526, pp. 113–117, 2009.

 

[9]     K. S. Bang, K. J. Lee, H. S. Bang, H. S. Bang, “Interfacial Microstructure and Mechanical Properties of Dissimilar Friction Stir Welds between 6061-T6 Aluminum and Ti-6%Al-4%V Alloys”, Materials Transactions, Vol. 52, No. 5, pp. 974–978, 2011.

 

[10] Y. Chen, C. Liu, G. Liu, “Study on the Joining of Titanium and Aluminum Dissimilar Alloys by Friction Stir Welding”, The Open Materials Science Journal, Vol. 5, pp. 256–261, 2011.

 

[11] R. Kumar, K .Singh, S. Pandey, “Process Forces and Heat input as Function of Process Parameters in AA5083 Friction Stir Welds”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 22, pp. 288-298, 2012.

 

[12] American Society for Testing and Materials (ASTM), Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials, ASTM International, 2004.

 

[13] R. Nandan, T. Debroy, H. K. D. H. Bhadeshna, “Recent Advances in Friction Stir Welding Process WeldMent Structure”, Progress in Material Science, Vol. 53, pp. 980-1023, 2008.

 

[14] M. Movahedi, A. H. Kokabi, S. M. S. Reihani, H. Najafi, “Effect of Tool Travel and Rotation Speeds on Weld Znology Of Welding And Joining”, Vol. 17, pp. 162-167, 2012.

 

[15] L. Zhou, H. J. Liu, Q. W. Liu, “Effect Of  Rotation Speed On Microstructural And Mechanical Properties Of Ti-6Al-4V Friction Stir Welded Joints titanium”, Materials and Design, Vol. 31, pp. 2631-2636, 2010.

 

[16] K. Kitamura, H. Fujii, Y. Iwata, Y. S. Sun, Y. Morisada, “Flexible Control of the Microstructural and mechanical Properties of Friction stir Welded of Ti-6Al-4V joints”, Materials and Design, Vol. 46, pp. 348-354,2012.

 

[17] U. Dressler, G. Biallas, U. A. Mercado, “Friction stir welding of titanium alloy TiAl6V4 to aluminum alloy AA2024-T3”, Materials Science and Engineering A, Vol. 526, pp. 113-117, 2009.