بهينه‌سازي پارامترهاي موثر بر خواص مكانيكي آلياژهاي نانو/فوق ريزدانه آلومينيوم- اسكانديم در جوشكاري اصطكاكي– اختلاطي به وسيله طراحي آماري آزمايش

در اين تحقيق از روش طراحي آماري آزمايش (DOE) تحت عنوان روش تاگوچي براي بهينه‌سازي عوامل موثر بر خواص مكانيكي آلياژهاي نانو/فوق ريزدانه آلومينيوم اسكانديم در جوشكاري اصطكاكي- اختلاطي (FSW) استفاده شده است. شرايط بهينه به دست آمده از اين روش منجر به بهترين خواص مكانيكي شد. نتايج آناليز واريانس و تاگوچي نشان داد كه سرعت دوراني ابزار با درصد تاثير %60/08 به عنوان موثرترين پارامتر بر خواص مكانيكي قطعات جوش آلياژهاي آلومينيوماسكانديم است. همچنين سرعت جوشكاري با درصد تاثير %35/79 در رتبه دوم قرار داشت در حاليكه پارامتر زاويه ابزار با قطعه كار با درصد تاثير %2/81 كمترين تاثير را بر خواص مكانيكي قطعات جوش داشت. براي به دست آوردن شرايط بهينه مشخصه كيفي هر چه بيشتر بهتر انتخاب شد. سرعت دوراني ابزار rpm 700، سرعت جوشكاري mm/min 80 و زاويه ابزار با قطعه كار 3 درجه به عنوان شرايط كاري بهينه به دست آمدند. آزمايش تاييد بر اساس شرايط كاري بهينه انجام شد. سختي ميانگين و استحكام تسليم به دست آمده در شرايط آزمايش تاييد به ترتيب برابر 63 ويكرز و MPa 119 بودند كه اين مقادير بزرگ ترين سختي و استحكام تسليم به دست آمده براي قطعات جوش در اين تحقيق هستند. بنابراين روش تاگوچي به عنوان يك روش موثر و سيستماتيك براي بهينه‌سازي پارامترهاي FSW براي رسيدن به بيش‌ترين خواص مكانيكي در قطعات جوش آلياژهاي نانو/فوق ريزدانه آلومينيوم اسكانديم شناخته شد. همچنين نتايج آناليز پراش الكترون برگشتي (EBSD) و بافت نشان داد كه فلز پايه داراي بافت مكعبي و نمونه نورد تجمعي شده داراي بافت مس است. در حاليكه نمونه جوش بهينه شده داراي ريزساختار با دانه هاي هم محور تبلور مجدد يافته و بافت كاملا متفاوت از فلز پايه و نمونه نورد تجمعي شده بود. به طوريكه تركيبي از بافت هايB/B و C در نمونه جوش بهينه شده مشاهده شد كه نشان از وقوع تبلور مجدد ديناميكي پيوسته در طي فرايند جوشكاري اصطكاكي - اختلاطي است.