تحليل آماري پارامترهاي موثر بر خواص مكانيكي كامپوزيت سطحي Al7075/Al2O3 حاصل از فرآوري اصطكاكي اغتشاشي با استفاده از روش رويه پاسخ

Statistical Analysis of Parameters Affecting the Mechanical Properties of Surface Composite Al7075/Al2O3 Produced by Friction Stir Processing Using Response Surface Methodology

براي بهبود خواص آلومينيم و آلياژهاي آن، راهكارهاي متنوعي همچون: كاهش اندازه دانه، افزودن عناصر آلياژي و كامپوزيت سازي، مورد توجه قرار گرفته است. در اين ميان، استفاده از فرآيندهاي حالت جامد همچون فرآوري اصطكاكي اغتشاشي به منظور ايجاد كامپوزيت سطحي در دماي زير نقطه ذوب، بسيار مناسب است. از اين رو، با توجه به قابليت فرآوري اصطكاكي اغتشاشي به عنوان يك فرآيند حرارتي - مكانيكي و مزاياي آن در توليد كامپوزيت سطحي زمينه فلزي، در پژوهش پيش رو، كامپوزيت هاي سطحي آلومينيم 7075 با به كارگيري ذرات تقويت كننده از جنس اكسيد آلومينيم، با استفاده از اين فرآيند و منطبق بر اصول طراحي آزمايش، توليد شدند . بدين منظور، روش رويه پاسخ به عنوان روش طراحي آزمايش، انتخاب گرديد و متغيرهاي: سرعت دوراني ابزار، نرخ پيشروي ابزار، قطر شانه ابزار و اندازه ذرات تقويت كننده به عنوان متغيرهاي ورودي فرآيند، تعيين شدند. در ادامه، تحليل آماري پارامترهاي موثر بر خواص مكانيكي كامپوزيت سطحي Al7075/Al2O3 به انجام رسيد. نتايج حاصل از آناليز واريانس و تحليل رگرسيون داده هاي حاصل از آزمون هاي تجربي، صحت و دقت معادلات رگرسيون را مورد تاييد قرار داد و نشان داد كه عبارات خطي، تعاملي و سهموي از متغيرهاي ورودي فرآيند، بر استحكام تسليم و سختي نمونه هاي كامپوزيتي موثر هستند. همچنين، نرخ پيشروي ابزار و اندازه ذرات تقويت كننده به ترتيب به عنوان موثرترين عوامل خطي بر استحكام تسليم و سختي قطعات كامپوزيتي معرفي شدند.

In order to improve the properties of aluminum and its alloys, various solutions have been considered. In this regard, the use of solid-state processes such as FSP to create surface composite is very suitable. Hence, considering the FSP ability as a thermo-mechanical process and its advantages in the production of surface composite, in the present study, the Al7075 surface composites with the use of reinforcing particles (Al2O3) were produced in accordance with the DOE principles. To this end, the RSM was selected as the experiment design technique. So, the factors such as: tool rotational speed, tool feed rate, tool shoulder diameter, and reinforcing particle size were identified as the input variables. Then, statistical analysis of variables affecting the mechanical properties of surface composite Al7075/Al2O3 was performed. The obtained results from ANOVA and regression analysis of experimental data, confirmed the accuracy of regression equations. Furthermore, it is shown that the linear, interactional and quadratic terms of the input variables are effective on the yield strength and hardness of the composite samples. Also, the tool feed rate and the reinforcing particle size were introduced as the most effective linear factors on the yield strength and hardness of the composite components, respectively.