بررسی تاثیر پروفیل پین ابزار بر روی خواص مکانیکی کامپوزیت های ساخته شده به روش فرآوری اغتشاشی اصطکاکی

فرآوری اغتشاشی اصطکاکی (fsp) یک تکنیک جدید حالت جامد می باشد که بر اساس اصول اصلی جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی (fsw) توسعه یافته است و از آن برای اصلاح ریز ساختار در مواد فلزی، از جمله سوپر پلاستیسیته، کامپوزیت سطحی، همگن سازی نانو فازهای آلیاژهای آلومینیوم و کامپوزیت های پایه فلزی و بهبود ریز ساختار آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری شده استفاده می شود. هدف اصلی این تحقیق بررسی پارامترهای فرآیند از جمله پروفیل پین ابزار در ساخت کامپوزیت آلومینیوم-مس (al-cu) می باشد. در این تحقیق از چهار ابزار با پین هایی با پروفیل های مختلف (استوانه رزوه دار، استوانه بدون رزوه، مربعی، مثلثی) برای ساخت کامپوزیت استفاده می شود و هم زمان پارامترهای دیگری از جمله سرعت دورانی (1250، 1600 و 200 دور بر دقیقه) و تعداد پاس (دو و سه پاس) مورد بررسی قرار می گیرد. این بررسی شامل ارزیابی رفتار ریز ساختاری، ریز سختی و خواص کششی کامپوزیت های ساخته شده می باشد. به ترتیب به منظور مطالعه ریز ساختار از میکروسکوپ نوری، مطالعه ریز سختی از ریز سختی سنج ویکرز و مطالعه خواص کششی از دستگاه کشش الکترونیکی استفاده می شود. نتایج نشان می دهد که در سطح مقطع نمونه های تولید شده با ابزار رزوه دار مک وجود دارد که با افزایش سرعت دورانی به دلیل افزایش حرارت ورودی و بهتر شدن جریان مواد در اطراف پین، این عیب کاهش پیدا می کند. در حالت تک پاس در نمونه های تولید شده با ابزار مربعی و مثلثی عیب کلوخه ای شدن وجود دارد که با افزایش دور دورانی به دلیل ورود حرارت بیشتر و چسبندگی ذرات مس به یکدیگر، این عیب اندکی افزایش پیدا می کند. در نمونه های تولید شده با ابزار استوانه ای در حالت تک پاس عیب کلوخه ای شدن کمتر از نمونه های تولید شده با سه ابزار دیگر می باشد و با افزایش دور دورانی، عیب کلوخه ای شدن ذرات بیشتر می-شود. پارامتر دیگری که مورد بررسی قرار گرفت اثر تعداد پاس بر پراکندگی ذرات مس در زمینه آلومینیوم می باشد. نتایج نشان می دهد که افزایش تعداد پاس اثر چشمگیری بر پراکندگی ذرات مس دارد و ابزار مربعی به دلیل ایجاد اغتشاش بیشتر سبب پراکندگی بهتر ذرات مس و ایجاد ریز ساختاری با دانه های ریزتر در منطقه اغتتشاشی اصطکاکی نسبت به نمونه های تولید شده با ابزار استوانه ای می شود. نتایج آزمایشات کشش بر روی نمونه ها نشان می دهد که در پاس اول به دلیل حضور ذرات درشت مس، استحکام تسلیم و استحکام نهایی نمونه ها نسبت به فلز پایه کاهش پیدا کرده است. افزایش دور دورانی در نمونه های ساخته شده با ابزار استوانه ای سبب بهبود خواص کششی می شود اما در نمونه های ساخته شده با ابزار مربعی خواص کششی نمونه ها با افزایش دور اندکی کاهش پیدا می کند. افزایش تعداد پاس سبب افزایش استحکام نمونه ها می شود و به طور کلی استحکام نمونه های ساخته شده توسط ابزار مربعی نسبت به نمونه های ساخته شده توسط ابزار استوانه ای بیشتر می باشد، در حالی که ازدیاد طول نمونه های ساخته شده با ابزار استوانه ای بیشتر است زیرا حرارت تولید شده بیشتر توسط این ابزار سبب بهبود پیوند بین ذرات تقویت کننده و فلز پایه می شود. اندازه گیری ریز سختی نشان می دهد که کامپوزیت ها دارای سختی بیشتری نسبت به فلز پایه هستند و همچنین نمونه های تولید شده با ابزار مربعی دارای سختی بیشتری نسبت به نمونه های تولید شده با ابزار استوانه ای هستند.