تأثیر پارامترهای جوش همزن اصطکاکی بر روی شکل پذیری آلیاژ آلومینیم 6t-7075

مخازن تکه دوزی شده (twb) به وسیله جوشکاری همزن اصطکاکی (fsw) ساخته شده از جنس آلیاژهای پر استحکام آلومینیم با هدف کاهش وزن در صنایع هوایی و استراتژیک مورد استفاده قرار می گیرد. کار بر روی مخازن تکه دوزی شده، مطالعه در هر دو زمینه ی جوشکاری و شکل¬دهی را می¬طلبد. به ویژه شکل پذیری ضعیف آلیاژ های سری 7000 در دمای اتاق، ساخت twb با هندسه های پیچیده را مشکل می سازد. از این رو شکل دهی گرم برای رویارویی با این معضل می تواند تا حدودی راه گشا باشد. تاکنون تحقیقات کمی بر روی شکل پذیری گرم آلیاژهای سری 7000 صورت گرفته است به ویژه اینکه در مورد بررسی شکل دهی و رسم نمودارهای حدشکل پذیری (fld) در دمای بالا و همچنین پیش بینی آنها منتشر نشده است. در این پژوهش جوشکاری همزن اصطکاکی ورق های نازک آلیاژ آلومینیم 6t-7075 به ضخامت mm 2/1 در سرعت های چرخشی ابزار 600 تا rpm 1600 و سرعت انتقالی 10 تا mm/min 150انجام شد و ویژگی های ریزساختاری و خواص مکانیکی آن مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ترکیب بهینه ای از سرعت چرخشی ابزار (?) و سرعت جوشکاری(?) می تواند جوش عاری از عیب و با بیشینه خواص مکانیکی ایجاد کند. نسبت سرعت چرخشی ابزار به سرعت انتقالی (?/?) از 6 تا 80 متغییر بود. اما زمانی که این نسبت در بازه 10 تا 20 قرار می گرفت، به دلیل تعادل مناسب کار مکانیکی انجام شده و حرارت ورودی اعمالی، افزایش قابل ملاحظه ای در خواص مکانیکی مشهود بود. به طوری که در این بازه، میزان ازدیاد طول بیش از 90 درصد و استحکام نهایی تا 50 درصد نسبت به مقادیر خارج از این بازه افزایش نشان داد. همچنین خواص مکانیکی بهینه در جوش با پارامتر rpm 1600 و mm/min 100، با استحکام 70 درصد و ازدیاد طول 50 درصد فلز پایه دیده شد. سپس آزمون حد شکل پذیری ورق های تکه دوزی شده با متغیرهای rpm 1000 و mm/min 50 به دلیل برخورداری از ازدیاد طول بالا، در دو دمای محیط و ?180 انجام شد و نمودار های حد شکل پذیری برای ورق های بدون جوش و دارای جوش رسم شد تا حدود کرنش های مجاز برای تغییر شکل مشخص شود. استفاده از دمای بالا در شکل دهی twb، میزان کرنش صفحه ای (?fld) را از 5 درصد به 11 درصد افزایش داد. در نهایت از طریق شبیه سازی اجزای محدود در نرم افزار abaqus و با استفاده از معیار عددی گلویی موسوم به مشتق دوم نازک شدگی (sdt) پیش بینی نمودارهای حد شکل دهی برای ورق فلز پایه و twb در هر دو دمای محیط و c?180 صورت گرفت، که در هر دو دما برای ورق بدون جوش تطابق خوبی را با نتایج عملی نشان داد. در مورد twb نیز در ناحیه کرنش صفحه ای نمودار حد شکل دهی نتایج منطبقی را با آزمون عملی نشان داد، اما قادر به پیش بینی ناحیه کرنش های دومحوری نشد. لغات کلیدی: آلیاژ آلومینیم 7075- جوشکاری همزن اصطکاکی (fsw)- مخازن تکه دوزی شده (twb)- حد شکل پذیری- معیار مشتق دوم نازک شدگی مخازن تکه دوزی شده (twb) به وسیله جوشکاری همزن اصطکاکی (fsw) ساخته شده از جنس آلیاژهای پر استحکام آلومینیم با هدف کاهش وزن در صنایع هوایی و استراتژیک مورد استفاده قرار می گیرد. کار بر روی مخازن تکه دوزی شده، مطالعه در هر دو زمینه ی جوشکاری و شکل¬دهی را می¬طلبد. به ویژه شکل پذیری ضعیف آلیاژ های سری 7000 در دمای اتاق، ساخت twb با هندسه های پیچیده را مشکل می سازد. از این رو شکل دهی گرم برای رویارویی با این معضل می تواند تا حدودی راه گشا باشد. تاکنون تحقیقات کمی بر روی شکل پذیری گرم آلیاژهای سری 7000 صورت گرفته است به ویژه اینکه در مورد بررسی شکل دهی و رسم نمودارهای حدشکل پذیری (fld) در دمای بالا و همچنین پیش بینی آنها منتشر نشده است. در این پژوهش جوشکاری همزن اصطکاکی ورق های نازک آلیاژ آلومینیم 6t-7075 به ضخامت mm 2/1 در سرعت های چرخشی ابزار 600 تا rpm 1600 و سرعت انتقالی 10 تا mm/min 150انجام شد و ویژگی های ریزساختاری و خواص مکانیکی آن مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ترکیب بهینه ای از سرعت چرخشی ابزار (?) و سرعت جوشکاری(?) می تواند جوش عاری از عیب و با بیشینه خواص مکانیکی ایجاد کند. نسبت سرعت چرخشی ابزار به سرعت انتقالی (?/?) از 6 تا 80 متغییر بود. اما زمانی که این نسبت در بازه 10 تا 20 قرار می گرفت، به دلیل تعادل مناسب کار مکانیکی انجام شده و حرارت ورودی اعمالی، افزایش قابل ملاحظه ای در خواص مکانیکی مشهود بود. به طوری که در این بازه، میزان ازدیاد طول بیش از 90 درصد و استحکام نهایی تا 50 درصد نسبت به مقادیر خارج از این بازه افزایش نشان داد. همچنین خواص مکانیکی بهینه در جوش با پارامتر rpm 1600 و mm/min 100، با استحکام 70 درصد و ازدیاد طول 50 درصد فلز پایه دیده شد. سپس آزمون حد شکل پذیری ورق های تکه دوزی شده با متغیرهای rpm 1000 و mm/min 50 به دلیل برخورداری از ازدیاد طول بالا، در دو دمای محیط و ?180 انجام شد و نمودار های حد شکل پذیری برای ورق های بدون جوش و دارای جوش رسم شد تا حدود کرنش های مجاز برای تغییر شکل مشخص شود. استفاده از دمای بالا در شکل دهی twb، میزان کرنش صفحه ای (?fld) را از 5 درصد به 11 درصد افزایش داد. در نهایت از طریق شبیه سازی اجزای محدود در نرم افزار abaqus و با استفاده از معیار عددی گلویی موسوم به مشتق دوم نازک شدگی (sdt) پیش بینی نمودارهای حد شکل دهی برای ورق فلز پایه و twb در هر دو دمای محیط و c?180 صورت گرفت، که در هر دو دما برای ورق بدون جوش تطابق خوبی را با نتایج عملی نشان داد. در مورد twb نیز در ناحیه کرنش صفحه ای نمودار حد شکل دهی نتایج منطبقی را با آزمون عملی نشان داد، اما قادر به پیش بینی ناحیه کرنش های دومحوری نشد.