جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی کامپوزیت نانوساختارal/sic تولیدشده با فرایند arb و ارزیابی خواص اتصال

در این تحقیق، ابتدا با استفاده از فرایند نورد تجمعی و با اعمال 10سیکل نورد، کامپوزیت sic vol%5-al تولید شد. سپس با درنظرگرفتن متغیرهای جوشکاری شامل سرعت های چرخش 900، 1120 و rpm1400 و سرعت های جوشکاری 63، 80 و mm/min100 و با ثابت درنظرگرفتن سایر متغیرها، نمونه های تولید شده جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی شدند. در ادامه با درنظرگرفتن چهار هندسه ی پین مختلف (شامل مربعی، مثلثی، شش ضلعی و استوانه ای )، تأثیر هندسه ی پین بر نحوه ی توزیع ذرات تقویت کننده و خواص مکانیکی کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری بوسیله ی میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. ارزیابی خواص مکانیکی نیز بوسیله ی آزمایش کشش و سختی سنجی صورت گرفت. همچنین سطوح مقاطع شکست نمونه ها پس از آزمایش کشش به منظور تعیین مکانیزم شکست، مورد بررسی قرار گرفتند. برای اندازه گیری تغییرات دما حین جوشکاری، از ترموکوپل نوع k استفاده شد. بررسی ریزساختار کامپوزیت تولیدشده نشان داد که پس از 10 سیکل نورد تجمعی، ذرات تقویت کننده توزیع نسبتاً خوبی داشته و ریزساختار عاری از هرگونه تخلخل در زمینه و نیز در فصل مشترک ذرات- زمینه است. سختی و استحکام کششی برای کامپوزیت به ترتیب 26/2 و 5/2 برابر آلومینیوم 1050 آنیل شده بدست آمد، درحالی که درصد ازدیاد طول از 41% به 9% کاهش یافت. شکست نگاری نمونه ی کامپوزیتی حضور دیمپل های هم محور ونسبتاً عمیق را نشان داد که بیانگر مکانیزم شکست نرم در کامپوزیت تولیدشده می باشد. اتصال حاصل از جوشکاری کامپوزیت در شرایط mm/min100- rpm900 برقرار نشد و سرعت های جوشکاری 80 و mm/min63 نیز منجر به بروز حفرات در ریزساختار جوش شدند به نحوی که این عیوب، افت شدید خواص مکانیکی در اتصالات را به همراه داشت. سایر متغیرهای فرایند، با اعمال حرارت و کرنش کافی، اتصالات کامل و ریزساختارهای بدون عیب را ایجاد کردند. از میان سایر متغیرها، با درنظرگرفتن میزان درجه ی دوران (نسبت سرعت جوشکاری به سرعت چرخش ابزار) به عنوان معیاری از میزان حرارت ورودی، شرایط mm/min100- rpm1120 با داشتن بالاترین عدد درجه ی دوران برابر mm/r089/0، کم ترین حرارت را به قطعه وارد کرده و اتصال حاصل از آن بالاترین استحکام کششی و سختی و کم ترین درصد ازدیاد طول را داشت. شرایط mm/min80- rpm1400 با درجه ی دوران mm/r057/0 بیش ترین حرارت را به قطعه وارد کرده و اتصال حاصل از آن دارای پایین ترین استحکام و سختی و بیش ترین درصد ازدیاد طول بوده است. شکست نگاری نمونه های جوش، حضور دیمپل های بزرگ تر و عمیق تر را در شرایط جوشکاری با درجه ی دوران کمتر در مقایسه با کامپوزیت های اولیه نشان داد. نتایج جوشکاری با پین های دارای هندسه ی مختلف نشان داد که خرد شدن ذرات تقویت کننده و توزیع یکنواخت آنها در زمینه برای پین مربعی در مقایسه با سایر پین ها بیشتر است و بالاترین استحکام کششی، سختی و درصد ازدیاد طول برای اتصال حاصل از پین مربعی بدست آمد. پین شش ضلعی به دلیل ایجاد عدم امتزاج مناسب در جوش و بروز حفرات عمیق در ساختار، سبب افت شدید استحکام کششی و انعطاف پذیری در اتصال شد و بنابراین هندسه ی پین شش ضلعی برای جوشکاری کامپوزیت مناسب نیست.