بررسي تحليلي و تجربي پارامترهاي موثر بر ريز‌ساختار سيم منيزيمي توليد شده به روش اكستروژن اصطكاكي اغتشاشي

Theoretical and Experimental Investigation of the Effective Parameters on the Microstructure of Magnesium Wire Produced by Friction Stir Extrusion

فرآيند اكستروژن اصطكاكي اغتشاشي، فرآيندي نوين جهت بازيافت مواد فلزي است كه توانايي توليد مواد نانومهندسي با خواص مكانيكي و فيزيكي مطلوب را دارا مي‌باشد. نوآوري اين روش، استفاده از حرارت اصطكاكي و تغيير شكل پلاستيك شديد براي سيلان مواد، آلياژسازي مكانيكي و در نهايت تبديل پودر و براده به قطعات قابل استفاده است. ريزساختار نمونه‌ها بر مبناي آزمون متالوگرافي تعيين و اندازه متوسط دانه براي 18 نمونه به‌دست آمده است. پارامتر‌هاي آزمايش با استفاده از اصول طراحي آزمايش دو عاملي و تحليل واريانس مورد بررسي قرار گرفته و برمبناي نتايج تجربي بدست آمده صحت‌سنجي شده است. در اين پژوهش تاثير سرعت دوراني در سه سطح و سرعت پيشروي در دو سطح بر ريز‌ساختار سيم توليد شده به روش اكستروژن اصطكاكي اغتشاشي مورد بررسي قرار گرفته است. با بهره‌گيري از روش طراحي آزمايش به شيوه‌ي عاملي كامل، رابطه‌اي جهت پيش‌بيني اندازه دانه برحسب پارامترهاي ذكر شده ارايه شده است. هم‌چنين با استفاده از تيوري مانده‌ها، نمودار احتمال نرمال و روند تغيير مانده‌ها، اثر ورود خطاي سيستماتيك و قابليت اطمينان به داده‌هاي حاصل از آزمايش بررسي شده است. ناحيه بهينه مشخص‌شده در نمودار كانتوري نشان مي‌دهد كه سرعت دوراني rpm 250 و سرعت پيشروي mm/min 14، شرايط مناسب براي ايجاد اندازه متوسط دانه كمينه و استحكام بيشينه را فراهم مي‌كند. لازم به‌ذكر است كه تحليل واريانس نشان مي‌دهد كه پارامترهاي سرعت دوراني، سرعت پيشروي و اثر تقابلي سرعت دوراني و سرعت پيشروي به‌ترتيب تاثير معناداري بر خروجي اندازه متوسط دانه سيم توليدي مي‌گذارد.

Friction Stir Extrusion (FSE) is a modern one step process with high efficiency for conversion and recycling of materials which is capable of producing Nano-engineered material via production with good deformability, mechanical and physical properties. The novelty of this production technique is the utilization of frictional heat and severe plastic deformation for material flow mechanical alloying and finally, amendment of powder, chips and other recyclable scraps directly to useful products. Sample’s microstructure was revealed and average grain size was gained for 18 samples. Experimental parameters by use of design of experiments for two factors and analysis of variance were investigated and were validated by the use of experimental results. In this study, the effect of rotational speed in 3 levels and plunge rate in 2 levels was examined on microstructure of produced wires via FSE process. Based on process parameters, an equation for grain size prediction was presented using full factorial design of experiment. Furthermore, normal possibility diagram and residual versus order based on residual theorem were evaluated for systematic error entry and reliability of experimental results. The efficient region on contour diagram reveals that suitable condition of minimum grain size and maximum strength occurred at 250 rpm for rotational speed and 14 mm/min for feed rate. It should be noted that analysis of variance showed that rotational speed, feed rate and interaction of rotational speed and feed rate, respectively, have a meaningful effect on the grain size of produced wire