بهینه سازی شرایط اتصال دهی اصطکاکی اغتشاشی آلومینیم 5083

مشکلات ذاتی همراه با جوشکاری ذوبی آلیاژهای آلومینیم از قبیل اتلاف عناصر آلیاژی، انحلال گازها و غیره منجر به توسعه جوشکاری حالت جامد این آلیاژها در صنعت شده است. هزینه ی بالا و عدم قابلیت اتصال قطعات بزرگ و نامتقارن موجب ناکارآمدی اغلب فرایندهای حالت جامد شده است. مشکلات مذکور موجب توسعه ی فرایند جوشکاری حالت جامد جدیدی توسط موسسه ی جوشکاری انگلستان تحت عنوان جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای اتصال دهی آلیاژهای آلومینیم گردید که در ادامه برای اتصال دهی مواد دیگر نیز به کار گرفته شد.در این تحقیق بهینه سازی اتصال آلیاژ al5083-h321 توسط فرایند fsw مورد بررسی واقع شد. برای دستیابی به این مقصود تأثیر پارامترهایی همچون هندسه ابزار، ابعاد شانه و پین ابزار، سرعت چرخش ابزار، سرعت پیشروی ابزار و غیره بر خصوصیات ساختاری و خواص مکانیکی آلیاژ مذکور بررسی شد. در ادامه بررسی های ریزساختاری و درشت ساختاری و آزمون های مختلف مکانیکی بر روی اتصالات ایجاد شده انجام گرفت. مطالعات انجام شده در زمینه ی بررسی هندسه ابزار منجر به انتخاب هندسه ابزار مخروطی رزوه دار بعلت هم زدن و ایجاد سیلان مناسب در ناحیه اتصال به عنوان هندسه ابزار بهینه گردید، البته در حالتی که جهت چرخش ابزار هم جهت با جهت رزوه های ابزار انتخاب شد منجر به هدایت بیشتر ماده به سمت بالا و حفره دار شدن موضع اتصال گردید. بررسی ابعاد ابزار با نسبت بهینه قطر شانه به قطر پین منجر به نتایج نسبتاً مشابه کششی گردید، اما نتایج خمشی با افزایش ابعاد شانه و پین بهبود یافته بود. بررسی پارامتر سرعت چرخش ابزار دلالت بر انتخاب سرعت چرخش بهینه( rpm2000-rpm1400) داشت. سرعت چرخش بسیار پایین ابزار منجر به هم زدن نامناسب و عدم سیلان موضع اتصال گردید. در مقابل سرعت چرخش ابزار خیلی بالا منجر به حفره دار شدن و ایجاد تخلخل در ناحیه ی مرکزی اتصال گردید. ارزیابی سرعت پیشروی ابزار نیز منجر به انتخاب سرعت پیشروی بهینه (mm/min50-mm/min5) گردید، سرعت بالای پیشروی ابزار منجر به هم زدن نامطلوب ناحیه مرکزی اتصال و معیوب شدن موضع اتصال بعلت عدم هدایت مناسب ماده به پشت ابزار گردید. سرعت پیشروی ابزار بسیار پایین نیز منجر به اختلاف بیشتر در ساختار و خواص ناحیه مرکزی اتصال و نواحی مجاور و در نتیجه موضعی شدن کرنش گردید که منجر به خواص پایین تری نسبت به سرعت پیشروی بهینه گردید. ارزیابی کششی و خمشی اتصالات ایجاد شده با پارامترهای مذکور نشان داد که اتصالات ایجاد شده با شرایط بهینه بجای محل اتصال، در فلز پایه دچار شکست گردید. این نمونه ها قابلیت خمش بالایی از خود نشان دادند. همچنین قابلیت خمش سطح و خمش ریشه این اتصالات به هم نزدیک بود. اتصالات ایجاد شده در شرایط غیربهینه در ناحیه مرکزی اتصال دچار شکست گردیده و قابلیت خمش آن ها پایین بود.