بررسی تجربی اثر پارامترهای فرایندی بر خواص مکانیکی و میکروساختاری در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی روی هم آلومینیم 5086 به برنج

در این تحقیق اثر پارامترهای فرایندی روی خواص مکانیکی و متالورژیکی در اتصال روی هم آلیاژ آلومینیوم 5086 و برنج توسط جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بررسی می شود. در ابتدا تعدادی نمونه برای بدست آوردن مهم ترین پارامترهای اثر گذار بر کیفیت ظاهری جوش انجام می شود. پس از انجام بازرسی های اولیه، پارامتر های سرعت دورانی، سرعت پیشروی، طول پین ابزار و هندسه پین ابزار به عنوان تاثیرگذار ترین عوامل برکیفیت ظاهری جوش انتخاب گردیده و مقادیر متفاوتی از آنها برای حصول حداکثر استحکام کششی و جوش عاری از هر گونه عیب مورد آزمایش و تحلیل قرار می گیرد. تست کشش و سختی برای بررسی خواص مکانیکی جوش های مختلف و جوش بهینه انجام می گردد. در ادامه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و نوری، ریز ساختار جوش ها بررسی می شود. بررسی ریز ساختار جوش بهینه نشان می دهد که منطقه اختلاط شامل ساختار کامپوزتی از ذرات بسیار ریز برنج که در شبکه آلومینوم توزیع شده اند، می باشد. ساختار کامپوزتی ایجاد شده باعث تقویت منطقه اختلاط جوش و افزایش استحکام و سختی این ناحیه می شود. تشکیل فازهای میانی (imcs) دراکثر جوشکاری های غیر هم جنس جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی اتفاق می افتد. با استفاده از دستگاه آنالیز میکروسکوپ الکترونی ترکیب فازهای بوجود آمده در فصل مشترک شامل al2cu در سمت آلومینیم و cuzn در سمت برنج می باشد. ضخامت لایه های فازهای میانی تشکیل شده در فصل مشترک دو ورق اولیه ، تاثیر بسزائی در استحکام نهایی جوش دارد. از آنجایی که در فصل مشترک دو قطعه فازهای میانی تشکیل می شود، رفتار جوش تحت کشش رفتار کاملا تردی بوده که سطح شکست نمونه ها بیان گر این واقعیت می باشد. هر چه ضخامت لایه های میانی بیشتر شود، تردی جوش بیشتر شده و استحکام افت می کند. بهترین جوش در پارامترهای سرعت دورانی250 دور بر دقیقه، سرعت پیشروی28 میلیمتر بر دقیقه و پارامترهای ثابت زاویه انحراف 2 درجه و عمق نفوذ 2/0 میلیمتر بدست می آید. ماکزیمم تنش کششی در جوش بهینه 80 در صد برنج پایه می باشد. با توجه به اینکه جوش بهینه از فلز پایه برنج دچار شکست شده است، نشان دهنده ترد نبودن سطح اتصال می باشد. در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی عیوب مختلفی مشاهده می شود، به ویژه در اتصالات روی هم غیر هم جنس می توان به تکه های بزرگ از فلز سخت تر در شبکه فلز نرم تر، عیوب تونلی، hookhing و پلیسه اشاره کرد. با انتخاب پارامتر بهینه می توان علاوه بر رسیدن به حداکثر استحکام از این تشکیل این عیوب جلوگیری کرد.