طراحی و ساخت سامانه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و بررسی تجربی و تحلیلی پارامترهای موثر بر استحکام اتصال

در این رساله اتصال بین ورق های همجنس آلومینیوم- آلومینیوم (آلیاژ 5083) و غیرهمجنس آلومینیوم- مس به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با موفقیت صورت گرفته است. در جوشکاری ورق¬های همجنس اثر پارامترهای سرعت پیشروی و دورانی و در جوشکاری ورق¬های غیرهمجنس اثر تغییر هندسه پین ابزار بر ریزساختار، سختی و استحکام اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات ریزساختاری منطقه اغتشاشی نمونه¬های جوش شده نشان داد که ریزساختار منطقه اغتشاشی شامل دانه¬های ریزتر و هم محور نسبت به فلز پایه است که افزایش سرعت دورانی و کاهش سرعت پیشروی که باعث افزایش گرمای ورودی و یا کاهش نرخ خنک کاری می شوند، باعث رشد اندازه دانه¬ها در منطقه اغتشاشی می¬گردد که در نتیجه باعث کاهش سختی در این ناحیه می¬شود. در این پژوهش برای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ورق آلومینیوم به مس از شش نوع ابزار مربعی، مثلثی، مخروطی ساده، مخروطی رزوه دار، استوانه¬ای ساده و استوانه¬ای رزوه دار استفاده شد که بررسی تصاویر ماکرو نشان داد که در اتصال¬های ایجاد شده با پین مربعی و مخروطی رزوه دار اختلاط آلومینیم و مس بطور محسوسی بیشتر از سایر اتصال¬ها است. نمونه¬های جوش شده با پین¬های مربعی و مخروطی رزوه دار بالاترین استحکام را در بین سایر نمونه¬ها داشتند. با توجه به ترتیب قرارگیری اثر هندسه¬ی پین¬ها روی خواص مکانیکی همانند ترتیب اثر آنها روی اختلاط مواد، نتیجه¬گیری شد که در جوش¬های غیر همجنس هرچه اختلاط مواد افزایش یابد نتیجه¬ی آن منجر به افزایش استحکام نیز خواهد شد. شبیه سازی فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در این پژوهش با روش لاگرانژی و به کمک نرم¬افزار deform-3d صورت گرفت که مقایسه نتایج دمایی شبیه سازی با نتایج تجربی مقاله مرجع تطابق خوبی داشت. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که افزایش سرعت پیشروی تاثیر چندانی بر روی کاهش بیشینه¬ی دمایی ندارد در حالیکه با افزایش سرعت دورانی بیشینه¬ی دمایی افزایش محسوسی پیدا می¬کند. علاوه بر نتایج دمایی بررسی¬هایی بر روی جریان مواد و نیروهای وارد بر ابزار صورت گرفت که نتایج با شرایط تجربی تطابق قابل قبولی داشتند.