جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیوم 1050 فوق ریزدانه: بررسی متغیرهای هندسه پین، دمای اتمسفر جوشکاری و سرعت‌های جوشکاری بر خواص مکانیکی

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

دوره 16، شماره 2 - شماره پیاپی 61، تیر 1401، صفحه 51-63   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مرتضی حسینی^{* 1}؛ حبیب دانش منش²

¹استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران. استادیار، هسته پژوهشی فناوری نانو، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران.

²استاد، بخش مهندسی مواد، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

به‌کارگیری آلومینیوم فوق ریزدانه و یا نانو ساختار به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا بسیار موردتوجه می‌باشد. یکی از چالش‌های اصلی این حوزه جوشکاری این مواد جهت تولید سازه‌های مهندسی می‌باشد. با توجه به پتانسیل بالای روش جوشکاری حالت‌جامد اصطکاکی اغتشاشی در اتصال مواد فلزی نانو ساختار، در این تحقیق با استفاده از تجهیزات و تکنیک‌های مختلف مانند میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی، آزمایش ریز سختی و آزمایش کشش تک‌محوره نحوه اثر برخی از متغیرهای اصلی این روش جوشکاری بر خواص مکانیکی اتصال ورق‌های آلومینیومی 1050 فوق ریزدانه تولید شده توسط تکنیک اتصال نورد تجمعی مورد مطالعه قرار گرفته است. متغیرهای مورد مطالعه شامل سرعت‌های جوشکاری، هندسه پین ابزار جوشکاری و دمای اتمسفر جوشکاری بوده است. نتایج به دست آمده نشان‌دهنده افزایش ریز سختی جوش با کاهش سرعت چرخشی یا افزایش سرعت انتقالی ابزار به دلیل حرارت کمتر ورودی به منطقه جوش می‌باشد. بررسی تأثیر هندسه پین نشان‌دهنده کم تأثیر بودن این متغیر بر خواص کششی اتصال می‌باشد. تنها در مورد ابزار با پین رزوه خورده بهبود مختصری در خواص کششی ایجاد شده است. انجام جوشکاری به شکل زیر آبی به نسبت جوشکاری در هوا می‌تواند سبب بهبود استحکام اتصال شود اما استفاده از آبی با دمای بسیار پایین (1 درجه سانتی‌گراد) در مقایسه با نمونه جوشکاری شده در آب با دمای 25 درجه سانتی‌گراد با ایجاد برخی عیوب جوشکاری مانند حفرات و کانال داخلی تأثیری معکوس داشته و خواص کششی اتصال ایجاد شده را به‌شدت تنزل می‌دهد.   

کلیدواژه‌ها

آلومینیوم فوق ریزدانه 1050؛ دمای محیط جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی؛ هندسه ابزار جوشکاری؛ کشش تک‌محوره؛ ریز سختی

مراجع

 [1] Y. Cao, S. Ni, X. Liao, M. Song & Y. Zhu, "Structural evolutions of metallic materials processed by severe plastic deformation", Materials Science and Engineering: R: Reports, vol. 133, pp. 1-59, 2018.

 

]2[ م. حیدری وینی و س. دانشمند، "بررسی مقاومت به خوردگی کامپوزیت‌های Al-1060/Alumina ساخته‌شده به روش نورد تجمعی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، 10.30495/APME.2021.1929264.2052.

 

[3] I. Topic, H. W. Hoppel & M. Goken, "Friction stir welding of accumulative roll-bonded commercial-purity aluminium AA1050 and aluminium alloy AA6016", Materials Science and Engineering A, vol. 503, no. 1–2, pp. 163-166, 2009.

 

[4] Y. Saito, N. Tsuji, H. Utsunomiya, T. Sakai & R. G. Hong, "Ultra-fine grained bulk aluminum produced by accumulative roll-bonding (ARB) process", Scripta Materialia, vol. 39, pp. 1221-1227, 1998.

 

[5] S. M. Ghalehbandi, M. Malaki & M. Gupta, "Accumulative Roll Bonding—A Review", Apllied Science, vol. 9, no. 17, pp. 3627, 2019.

 

[6] Y. Sun, H. Fujii, Y. Takada, N. Tsuji, K. Nakata & K. Nogi, "Effect of initial grain size on the joint properties of friction stir welded aluminum", Materials Science and Engineering A, vol. 527, no. 1–2, pp. 317-321, 2009.

 

[7] S. Heidarzadeh, R. Mironov, G. Kaibyshev, A. Çam, A. Simar, F. Gerlich, A. Khodabakhshi, D. P. Mostafaei, J. D. Field, A. Robson, A. Deschamps & P. J. Withers, "Friction stir welding/processing of metals and alloys: A comprehensive review on microstructural evolution", vol. 117, 100752, 2021.

 

[8] R. S. Mishra & Z. Y. Ma, "Friction stir welding and processing", Materials Science and Engineering R, vol. 50, pp. 1-78, 2005.

 

]9[ ا. ربیعی زاده، ا. افسری، ف. ارغوانی و ف. احمدی کیسمی، "اتصال همجنس و غیر همجنس آلیاژهای آلومینیوم 5754 و 6063 به روش جوشکاری اصطکاکی- اغتشاشی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 10، شماره 2، صفحه 95-85، تابستان 1395،

 

[10] M. J. Greitmann & P. Deimel, "Friction stir welding – innovative technology for joining aluminium components", Otto-Graf-Journal, vol. 16, pp. 185-192, 2005.

 

[11] M. Hosseini & H. Danesh Manesh, "Immersed friction stir welding of ultrafine grained accumulative roll-bonded Al alloy" Materials & Design, vol. 31, no. 10, pp. 4786-479, 2010.

 

[12] K. Wang, J. Wu, W.Wang, L. Zhou, Z. Lin, L.Kong, "Underwater friction stir welding of ultrafine grained 2017 aluminum alloy", Journal of Central South University, vol. 19, pp. 2081−2085, 2012.

 

 

 [13] C. Y. Liu, B. Qu, P. Xue, Z. Y. Ma, K. Luo, M. Z. Ma & R. P. Liu, "Fabrication of large-bulk ultrafine grained 6061 aluminum alloy by rolling and low-heat-input friction stir welding", Journal of Materials Science & Technology, vol. 34, no. 1, pp. 112-118, 2018.

 

[14] F. Leoni, L. Sandness, Ø. Grong & F. Berto, "Mechanical behavior of gas metal arc AA6082-T6 weldments", Procedia Structural Integrity, vol. 18, pp. 449-456, 2019.

 

[15] S. Mansourzadeh, M. Hosseini, E. Salahinejad & A. H. Yaghtin, "Cu-(B₄C)_p metal matrix composites processed by accumulative roll-bonding" Progress in Natural Science: Materials International, vol. 26, vo. 6, pp. 613-620, 2016.

 

[16] M. A. Wahid, P. Goel, Z. A. Khan, K. M. Agarwal & E. H. Khan, "Underwater Friction Stir Welding of AA6082-T6: Thermal Analysis", Advances in Engineering Materials, Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Singapore, pp 365-375, 2021.

 

[17] P. Podržaj, B. Jerman & D. Klobčar, "Welding defects at friction stir welding", Metallurgy, vol. 54, no. 2, pp. 387-389, 2015.