جوشکاری اصطکاکی- اغتشاشی نقطه ای (fssw) کامپوزیت al-cu تولید شده به روش نورد تجمعی (arb) و ارزیابی خواص اتصال

در این پژوهش، خواص جوش اصطکاکی- اغتشاشی نقطه ای (fssw) کامپوزیت al-cu تولید شده به روش نورد تجمعی مورد بررسی قرار گرفت. برای تولید این کامپوزیت از 4 ورق آلومینیومی هر یک به ضخامت µm 500 و 3 ورق مسی هر یک به ضخامت µm 100 که به صورت یکی در میان قرار گرفته بودند؛ استفاده شد. پس از 6 پاس نورد در نهایت کامپوزیت مورد نظر با ضخامت mm 1 تهیه گردید. در اجرای جوشکاری اثر سرعت چرخش ابزار، عمق نفوذ آن و هندسه ی ابزار بر خواص جوش حاصله مورد بررسی قرار گرفت. پس از جوشکاری در ابتدا ظاهر نمونه های جوشکاری شده مورد ارزیابی قرار گرفت. در نمونه های جوشکاری شده در سرعت های خیلی پایین (rpm 560) به دلیل حرارت ورودی کم، کنده شدگی مواد از سطح ورق ها صورت گرفت. این در حالی است که در سرعت های بالاتر (rpm 1400و1120) له شدگی مواد در اثر حرارت ورودی زیاد به وجود آمد. در سرعت های میانی (rpm 900 و710) نیز به دلیل متعادل بودن حرارت ورودی نسبت به دو حالت قبل، جوش ها از ظاهر سالم تری برخوردار هستند. ریز ساختار مناطق مختلف هر اتصال که شامل نواحی اغتشاش، ناحیه ی انتقالی و فلز پایه می باشد؛ با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مجهز به سیستم آنالیز شیمیایی (eds) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان دادکه با افزایش سرعت چرخش ابزار، افزایش عمق نفوذ و استفاده از پین دایره ای به منظور جوشکاری، حجم ناحیه ی اغتشاش تشکیل شده و طول موثر ناحیه ی اغتشاش (d) افزایش می یابد. این موضوع به دلیل زیاد بودن حرارت ورودی در پارامتر های ذکر شده می باشد. مضاف بر این که پین دایره ای به دلیل سطح جلویی بیشتر نسبت به پین مثلثی فشار بیشتری به مواد زیرین وارد می کند. افزایش حجم ناحیه ی اغتشاش و طول موثر آن منجر به افزایش نیروی برشی شکست نمونه های جوشکاری شده با استفاده از جوشکاری توسط پارامتر های ذکر شده گردید . بررسی سیلان نمونه های جوشکاری شده با استفاده از فرو بردن ابزار در عمق های مختلف نفوذ و قبل از نفوذ شانه ی ابزار به مواد ورق بالایی و مقایسه ی آنها با نمونه های به طور کامل جوش داده شده امکان پذیر شد. در این میان وجود تفاوت رنگ قابل ملاحظه بین لایه های مس و زمینه ی آلومینیومی، به بررسی نحوه ی سیلان ماده و یافتن جهت حرکت مواد کمک زیادی کرد. بررسی سیلان مواد نشان داد که نواحی مختلفی از نظر مقدار نیروی اعمالی و حرارت ورودی در ناحیه ی اغتشاش وجود دارد. ضعف در تشکیل قسمت هایی از این ناحیه در جوش هایی که از نظر مقدار حرارت ورودی و یا فشار وارد شده بر مواد زیر پین دارای ضعف هستند منجر به کاهش حجم ناحیه ی اغتشاش و یا حبس شدگی مواد فلز پایه در میان ناحیه ی اغتشاش می شود. این مطلبی است که به عنوان مثال در مورد جوشکاری با استفاده از پین مثلثی نسبت به جوشکاری توسط پین دایره ای بیشتر رخ می دهد. همچنین در بررسی که توسط پراش پرتو ایکس (xrd) انجام گرفت مشخص شد که در ناحیه ی اغتشاش نمونه های جوشکاری شده ترکیبات بین فلزی al2cu و alcu3 تشکیل شده است. وجود این ترکیبات در نهایت منجر به بالارفتن سختی نمونه ها در این ناحیه شده است به طوری که در جوشکاری توسط پین مثلثی مقدار سختی به حدود vhn 300 رسید