بهينه سازي پارامترهاي فرايند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي نقطه اي براي دستيابي به بيشترين نيروي شكست

Optimization of friction stir spot welding process parameters to achieve maximum failure load

جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي نقطه‌اي زير مجموعه‌اي از جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي خطي است كه براي ايجاد اتصال نقطه‌اي در ورق‌هاي نازك با جنس‌هاي مختلف بدون ذوب فلز پايه مورد استفاده قرار گرفته است. طرح باكس‌- بنكن بر اساس روش رويه پاسخ، به منظور مدل‌سازي و بهينه‌سازي پارامترها در فرآيندهاي مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. هدف از انجام اين تحقيق، بررسي تاثير جنس صفحه پشتيبان و بكارگيري طرح باكس‌- بنكن به منظور بررسي اتصالات ايجاد شده با روش جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي نقطه‌اي در ورق‌هاي آلياژ آلومينيوم 7075-T6 جهت دستيابي به بيش‌ترين نيروي شكست و مطالعه حالت شكست در اتصالات است. بدين منظور سه پارامتر پيوسته (سرعت دوراني، عمق نفوذ و سرعت پيشروي عمودي ابزار) در سه سطح و يك پارامتر گسسته (جنس صفحه پشتيبان) در دو سطح تعريف شده‌اند. به منظور بررسي تاثير جنس صفحه پشتيبان از آلياژ آلومينيوم 7178 و آلياژ تيتانيوم Ti6Al4V استفاده شد. محدوده پارامترهاي پيوسته با استفاده از آزمايش‌هاي تجربي و نتايج تحقيقات ساير محققان تعيين شد. نتيجه آزمايش‌ها با استفاده از رابطه چند جمله‌اي مرتبه دوم پيش‌بيني شد. بر اساس نتايج حاصل از تحليل آماري، ميزان تاثير پارامترهاي فرآيند بر نيروي شكست اتصال به ترتيب عبارت است از: عمق نفوذ ابزار، جنس صفحه پشتيبان، سرعت پيشروي عمودي ابزار و سرعت دوراني ابزار. شكست از ناحيه اغتشاش (شكست برشي)، شكست از منطقه تو رفتگي شانه و شكست از ناحيه مجاور با تو رفتگي شانه پس از آزمايش كشش در اتصالات مشاهده شد. بيش‌ترين استحكام اتصال در حالت شكست از ناحيه مجاور با شانه ابزار بدست آمد.

Friction stir spot welding (FSSW) process is one of the friction stir welding (FSW) processes which is used for spot joining of thin sheets with different materials without melting of base metals. Box-Behnken design of response surface methodology (RSM) has been used for modelling and optimizing of parameters in different processes. The aim of this study was investigation of the effect of backplate material on the maximum failure load and failure mode in FSSW of AA7075-T6 sheets by using Box-behnken design. Three continuous parameters including rotational speed, plunge depth and plunge speed in three levels and one discrete parameter (backplate material) in two levels were considered. AA7178 and Ti6Al4V were used as backplate sheets. Continuous parameters limits were defined according to experimental tests and previous studies. The results of experimental tests were predicted by second order polynomial. According to statistical results, plunge depth, backplate material, plunge speed and rotational speed affected on the failure load respectively. Shear failure, tensile/shear failure and tensile failure mode were observed after tensile test. Maximum failure load was obtained in tensile failure mode.