مطالعه تجربي ساخت ساندويچ فلزي دوجنسي با هسته فوم آلومينيومي و رويه مسي با استفاده از جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي

Experimental study on manufacturing of bi-metal sandwiches with aluminum foam core and copper layers using friction stir welding

ساندويچ‌هاي فوم فلزي دسته‌اي از مواد فوق سبك هستند كه از يك هسته متخلخل فلزي و دو صفحه فلزي بيروني ساخته مي‌شوند. نسبت استحكام به چگالي و ظرفيت جذب انرژي بالا، مقاومت در برابر حرارت و قابليت بازيافت سريع و ارزان، كاربرد اين مواد را در بسياري از صنايع از جمله خودروسازي، هوافضا، نفت و انرژي و ساختمان، ايده‌‌آل كرده است. با توجه به مزيت‌هاي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي، اتصال صفحات اين پنل‌ها از طريق اين نوع جوشكاري ميتواند به‌خصوص در مواردي كه نياز به اتصال آلياژهاي غيرهمجنس وجود دارد، به كار گرفته شود. در اين پژوهش، امكان‌سنجي توليد ساندويچ فلزي با هسته فوم آلومينيوم و دو لايه ورق مسي در دو طرف آن با استفاده از جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي مورد مطالعه قرار گرفت. پارامترهاي مورد مطالعه، سرعت دوراني ابزار در مقادير 2000، 2500 و 3000 دور بر دقيقه و همچنين زاويه انحراف ابزار در مقادير 5 و 7 درجه انتخاب شد. مقاطع جوش به منظور ارزيابي كيفيت جوش مورد مطالعه قرار گرفت كه بيانگر موفقيت روش مورد استفاده در توليد ساندويچ فلزي است. به منظور ارزيابي استحكام اتصالات از آزمون‌ كشش استفاده شد. نتايج بيانگر اين است كه تأثير سرعت دوراني بر استحكام جوش بسيار بيشتر از زاويه انحراف ابزار مي‌باشد و با استحكام كششي نسبت معكوس دارد. بيشترين استحكام كششي مربوط به نمونه جوشكاري شده با سرعت دوراني ابزار 2000 دور بر دقيقه و زاويه انحراف ابزار 5 درجه با مقدار18.8 مگاپاسكال است.

Metal sandwiches are a new class of ultra-lightweight materials made from a porous metal core and two outer metal plates. High strength and high energy absorption capacity, resistance to heat, and also fast and inexpensive recyclability make these materials ideal for use in many industries including automotive, aerospace, oil, energy and construction industries. Considering the advantages of friction stir welding, the connection of these plates using this welding technology can be used industries for welding of bimetal sandwiches. In this research, feasibility of using frictional stir welding to prepare metal sandwiches with a core of aluminum foams and copper covers was investigated. The investigated parameters were tool rotational speed, in three levels of 2000, 2500 and 3000 rpm, and tilt angle in two levels of 5 and 7 degree. The cross-sections of the joints were investigated for weld quality which confirmed a successful joining. Tensile tests were carried out to evaluate the joint strength. It was concluded that the effect of tool rotational speed on the weld strength is much higher than the effect of tilt angle and has a reverse relation with tensile strength. The best strength which was 18.8 MPa was obtained with a tool rotational speed of 2000 rpm and a tilt angle of 5 degree.