بهينه سازي پارامترهاي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي اتصال غيرمتشابه آلياژهاي 5052AA و 6061AA براي دستيابي به ريزساختار و خواص مكانيكي بهينه

Optimization of friction stir welding parameters of dissimilar AA5052 and AA6061-T6 joint for achieving optimum microstructure and mechanical properties

فرآيند جوش كاري اصطكاكي اغتشاشي يك فرآيند حالت جامد است كه در آن هيچگونه ذوبي صورت نمي گيرد. از اين روش براي فلزاتي كه قابليت جوش پذيري پاييني دارند و جوش حاصل از آنها بوسيله روش هاي ذوبي كيفيت مناسبي ندارد، استفاده ميشود. در اين مقاله تاثير پارامترهاي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي شامل سرعت دوراني، سرعت پيشروي، قطر شانه و قطر پين ابزار بر روي اتصال غيرمشابه آلياژهاي آلومينيوم 5052 به 6-T6061 بررسي شد. اين پارامترها با استفاده از روش طراحي آزمايش تاگوچي بهينه سازي شدند. در ادامه شبيه سازي حرارتي فرآيند به كمك نرمافزار آباكوس انجام شد كه نتايج توزيع دمايي با نتايج شبيه سازي تطابق خوبي داشتند. نتايج متالوگرافي و آزمون ريزسختي سنجي مويد نتايج بدست آمده از تست كشش نمونه ها بودند. با افزايش سرعت پيشروي و كاهش سرعت دوراني، حرارت ورودي كاهش يافته و اندازه دانه ها در تمامي نواحي جوش كاهش يافت. ناحيه پسرونده تمامي نمونه ها داراي اندازه دانه كوچكتري نسبت به ناحيه پيشرونده بود كه مربوط به خواص حرارتي آلياژ 6061 (ضريب رسانش بالاتر و ظرفيت گرمايي پايينتر آن) بود كه منجر به پيكهاي دمايي پايين‌تر در اين آلياژ و نفوذ حرارتي بالاتر در آن شد. پارامترهاي بهينه شامل سرعت دوراني برابر 1400 دور بر دقيقه، سرعت خطي برابر 80 ميليمتر بر دقيقه، قطر شانه برابر 15 ميليمتر و قطر پين برابر 3.5 ميليمتر بدست آمد. بيشترين استحكام كششي (227.5 مگاپاسكال)، همانطور كه انتظار ميرفت در جوش با پارامترهاي بهينه بدست آمد.

Friction stir welding is a solid state process in which no fusion occurs on it. This method of welding is using for metals that have low weldability or their fusion welds do not have good quality. The effect of friction stir welding parameters, including rotational speed, linear speed, shoulder diameter and pin diameter on AA5052 to AA6061 dissimilar joints was studied in this paper. These parameters were optimized Using Taguchi method of Design of Experiments. Then thermal simulation of process was done with ABAQUS software in which the temperature distribution results were in good agreement with the simulation results. The results of specimens tensile tests were confirmed by metallography and micro-hardness tests result. With increasing the linear speed and reducing the rotational speed, heat input reduced and grain size of all weld areas is decreased. The retreating side of all instances had a smaller grain size than advancing side. This is because of the thermal properties of 6061 alloy (higher conductivity and lower heat capacity), which leads to lower peak temperature and higher thermal diffusivity. The optimal parameters including rotational speed of 1400 rpm, linear speed of 80 mm/min, shoulder diameter of 15 mm and a pin diameter of 3.5 mm, were achieved. The maximum tensile strength of 228.3 MPa was achieved in rotation speed of 1400 RPM, linear speed of 80 mm/min, shoulder diameter of 15 mm and pin diameter of 3.5 mm.