تاثیر فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر ریزساختار و خواص مکانیکی منطقه جوش آلیاژ a356 آلومینیم ریختگی

در دهه¬های اخیر به منظور کاهش در میزان مصرف انرژی در صنایع و به¬خصوص در صنایع هوایی، آلیاژ¬های سبک مورد توجه گسترده ای قرارگرفته اند. که در این میان از آلیاژ¬های آلومینیم به عنوان یک آلیاژ سبک و با خواص مطلوبی چون نسبت استحکام به وزن بالا، هدایت حرارتی بالا، مقاومت به خوردگی، انعطاف پذیری و خواص سایشی مطلوب، به عنوان یک جایگزین مناسب در مقابل قطعات فولادی است. فرآیند اصطکاکی اغتشاشی((fsp یک فرآیند حالت نیمه جامد برای تغییر ریز¬ساختار و از بین بردن عیوب ریختگی به صورت موضعی در لایه سطحی است. در این پژوهش، به منظور اصلاح ساختار جوش حاصل از جوشکاری ترمیمی سطوح آلیاژ ریختگی آلومینیم a356 و برای بهبود سختی، استحکام تسلیم و خواص سایشی آن، فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر ناحیه جوش ذوبی آلیاژ اعمال گردید. برای انجام جوشکاری ذوبی از فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز با قطبیت منفی و فلز پرکننده er4043 استفاده شد. با توجه به اهمیت حرارت ورودی بر ریزساختار و خواص مکانیکی، فرآیند fsp با استفاده از سرعت دورانی 1000 rpm و سرعت خطی mm/min 100که در سایر پژوهش های، انجام شده حالت بهینه ای بود انجام گرفت. هم¬چنین تأثیر عملیات حرارتی t6 بر ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه خام و نمونه ای که در بین سایر نمونه های عملیات حرارتی نشده دارای بهترین خواص بود انجام شد و سپس خواص نمونه¬های عملیات حرارتی¬شده مورد بررسی قرار گرفت. جهت تعیین فازهای تولیدشده در طی فرآیند از پراش پرتوایکس (xrd) و طیف سنج اشعه ایکس (eds) استفاده شده و بررسی ریزساختارها به کمک متالوگرافی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) صورت پذیرفت. فرآیند fsp در امتداد خط جوش و در راستای طولی اعمال گردید؛ که باعث همگن نمودن ریز¬ساختار ریختگی، از بین بردن تخلخل ها و پخش ذرات سیلیسیم با اندازه ذره مناسب و به طور یکنواخت در سر¬تا¬سر لایه¬های سطحی آلیاژ شد،که بهبود ریز¬ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ¬ آلومینیم a356 را به¬دنبال داشت. نتایج بررسی های ریزساختاری نشان داد، که اعمال فرآیند اصطکاکی اغتشاشی روی جوش موجب خرد شدن ساختار دندریتی خشن حاصل از جوشکاری آلیاژ ریختگی و انحلال فاز¬های ثانویه سخت و ترد موجود در مرز دانه های ناحیه جوش می¬شود. بررسی تصاویر متالوگرافی حاکی از همگن تر شدن سیلیسیم یوتکتیک در ناحیه جوش نسبت به فلز پایه و تأثیر بیشتر فرآیند اصطکاکی اغتشاشی در شکستن و خرد کردن سیلیسیم در ساختار ناحیه جوش بود. بررسی توزیع سختی در نمونه ها حاکی از افزایش سختی به ترتیب برای فلز پایه، فلز جوش، منطقه اغتشاشی ناحیه جوش پس از فرآیند fsp و نمونه عملیات حرارتی شده به میزان 55، 59، 78 و 80 ویکرز بود. نتایج آزمون کشش بیانگر افزایش چشمگیر استحکام تسلیم، استحکام کششی و میزان انعطاف پذیری بعد از اعمال فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر ناحیه جوش بود. برای ارزیابی مقاومت به سایش، از آزمون سایش رفت و برگشتی و با بار ثابت 10 نیوتن استفاده شد. نتایج آزمون سایش نشان داد که فرآیند fsp باعث افزایش مقاومت به سایش نمونه های که این فرآیند بر روی آن ها انجام شده می شود.