جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نانوکامپوزیت al-b4c تولید شده به روش نورد تجمعی و ارزیابی خواص اتصال

در این پژوهش کامپوزیت al-4vol.% b4c به روش نورد تجمعی و پس از 10 سیکل نورد متوالی تولید شد. سپس جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نمونه های کامپوزیتی با سرعت های چرخش ابزار 560، 710 و 900rpm و سرعت های جوشکاری 100، 200 و 300mm/min انجام شد. به منظور بررسی تاثیر هندسه پین ابزار جوشکاری بر ریزساختار و خواص مکانیکی، نمونه های کامپوزیتی با سرعت چرخش و پیشروی ثابت به ترتیب 900rpm و 300mm/min و با استفاده از چهار هندسه پین مختلف شامل، استوانه ای، مربعی، مثلثی و شش ضلعی تحت جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفتند. بررسی های ریزساختاری کامپوزیت اولیه نشان داد که انجام 10 سیکل فرآیند نورد تجمعی، سبب خرد شدن و توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده در زمینه ی آلومینیمی شده است. بررسی خواص مکانیکی نیز نشان داد که استحکام کششی و سختی کامپوزیت تولید شده به ترتیب 9/2 و 4/2 برابر مقادیر مربوط به آلومینیم آنیل شده اولیه است، در حالی که درصد ازدیاد طول از 41 % به 5/8 % کاهش یافت. سطح شکست نمونه های کامپوزیتی، حضور حفره ها و دیمپل های هم محور را نشان داد که بیانگر مکانیزم شکست نرم در این مواد می باشد. انجام جوشکاری با سرعت های چرخش مختلف و سرعت جوشکاری 100mm/min به دلیل سرعت پیشروی کم ابزار و وارد شدن فشار زیاد از طرف ابزار جوشکاری به ساختار لایه لایه کامپوزیت اولیه، موفقیت آمیز نبود و اتصال برقرار نشد. جوشکاری با سرعت چرخش 560rpm و سرعت های پیشروی 200 و 300mm/min نیز به علت حرارت جوشکاری کم وارد شده به قطعه و عدم سیلان و امتزاج مناسب ماده ی حول پین، باعث ایجاد حفره هایی در ریزساختار جوش های مربوطه شد که کاهش شدید خواص مکانیکی را به دنبال داشت. انجام جوشکاری با سرعت های چرخش بالاتر به علت اعمال حرارت ورودی بیشتر به نمونه باعث ایجاد اتصالات سالم و بدون عیبی شد. بررسی های ریزساختاری و خواص مکانیکی نمونه های جوشکاری شده با سایر متغیرهای جوشکاری نشان داد که تاثیر حرارت ورودی و اندازه دانه نهایی ساختار جوش بر خواص اتصالات حاصل، بیشتر از نقش اندازه ذرات تقویت کننده و توزیع آن ها در زمینه است. نتایج نشان داد که با انجام جوشکاری در حالت 200mm/min - 900rpm به علت حرارت ورودی بیشتر و رشد سریع تر دانه های تبلورمجدد یافته در منطقه ی جوش، کم ترین میزان استحکام کششی و سختی و بیشترین درصد ازدیاد طول حاصل شد. شرایط بهینه نیز از لحاظ بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی برای اتصال ایجاد شده با پارامتر 300mm/min - 710rpm به دست آمد که به علت حرارت ورودی کمتر، بیشترین میزان استحکام کششی و سختی و کم ترین درصد ازدیاد طول را نشان داد. سطح شکست نمونه های جوشکاری شده با سرعت چرخش بیشتر و یا سرعت پیشروی کمتر، حفره ها و دیمپل های بزرگ تری را در مقایسه با سایر نمونه های نشان داد. نتایج ریزساختاری و خواص مکانیکی مربوط به اتصالات جوشکاری شده با هندسه پین های مختلف نشان داد که پین مربعی به علت فاکتور اغتشاشی ضربانی بالاتر، خرد شدن بیشتر و توزیع یکنواخت تر ذرات تقویت کننده در زمینه را ایجاد کرده است که در نتیجه بیشترین میزان استحکام کششی، درصد ازدیاد طول و سختی برای اتصال حاصل از آن ایجاد شده است. به علت سیلان و امتزاج نا مناسب ماده ی اطراف پین شش ضلعی، عیوب حفره ای شکل در ریزساختار جوش ایجاد شده به وسیله ی این پین مشاهده شد که باعث افت خواص مکانیکی شد به نحوی که اتصال جوشکاری حاصل، کم ترین میزان استحکام کششی، درصد ازدیاد طول و سختی را از خود نشان داد. کلمات کلیدی: نورد تجمعی، کامپوزیت، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، حرارت ورودی، ریزساختار، خواص مکانیکی، هندسه پین ابزار.