تحليل آماري و بهينه‌سازي استحكام كششي اتصال لب‌به‌لب آلياژ آلومينيوم گريد 7075 حاصل از جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي خشك و خيس با استفاده از روش رويه پاسخ و تابع مطلوبيت

Statistical analysis and optimization of tensile strength of Al7075 butt joint produced by friction stir welding and submerged friction stir welding via response surface methodology and desirability approach

تأثيرات ناشي از سيكل‌هاي حرارتي در فرآيند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي منجر به نرم‌شدگي اتصال آلياژهاي عمليات حرارتي‌پذير آلومينيوم مي‌شود. براي رفع اين محدوديت، فرآيند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي در زير آب توسعه يافته است. در اين پژوهش، در ابتدا با استفاده از جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي، اتصالات لب‌به‌لب از آلياژ آلومينيوم گريد 7075 توليد شدند. بدين‌منظور، روش رويه پاسخ به عنوان روش طراحي آزمايش، انتخاب گرديد و متغيرهاي: سرعت دوراني ابزار، نرخ پيشروي ابزار، قطر شانه ابزار و زاويه انحراف ابزار به عنوان متغيرهاي ورودي، تعيين شدند. در ادامه، تحليل آماري پارامترهاي موثر بر استحكام كششي اتصالات به انجام رسيد. سپس با استفاده از جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي در زير آب و بر اساس مقادير بهينه نرخ پيشروي ابزار و زاويه انحراف ابزار، اتصالات لب‌به‌لب توليد شدند. نتايج حاصل از آناليز واريانس و تحليل رگرسيون داده‌هاي حاصل از آزمون‌هاي تجربي، صحت و دقت معادلات رگرسيون را مورد تأييد قرار داد و نشان داد كه عبارات خطي، تعاملي و سهموي از متغيرهاي سرعت دوراني ابزار و قطر شانه ابزار بر استحكام كششي نهايي اتصالات توليد‌شده در زير آب، موثر هستند. همچنين، شرايط بهينه متغيرهاي ورودي فرآيند با استفاده از روش مطلوبيت، تعيين شد و با اجراي آزمون صحه‌گذاري، به تأييد رسيد.

The thermal cycles involved in friction stir welding process cause softening in the joint of heat-treatable aluminum alloys. To overcome this limitation, submerged friction stir welding process has been developed. In this study, firstly, the butt joints were produced from Al7075-T6 alloy using friction stir welding process. To this end, the response surface methodology was selected as the experiment design technique. So, the factors such as tool rotational speed, tool feed rate, tool shoulder diameter, and tool tilt angle were identified as the input variables. Then, a statistical analysis of variables affecting the tensile strength of joints was performed. Afterward, the butt joints were produced using submerged friction stir welding process based on the optimal values of tool feed rate and tool tilt angle. The obtained results from analysis of variance 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 tool rotational speed and tool shoulder diameter are effective on the ultimate tensile strength of the underwater welded joints. Also, the optimal condition of input variables was determined using the desirability method. In addition, the optimal condition has been confirmed by implementing the verification test.