جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي ارتعاشي و بررسي اثر پارامترهاي آن بر ريزساختار و خواص مكانيكي جوش در آلياژ آلومينيوم 5052

Friction stirs vibration welding and study about the effects of its parameters on microstructure and mechanical properties of Al5052 joint

"جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي" يك فرآيند جوشكاري حالت جامد است كه مزاياي متنوعي نسبت به جوشكاري حالت ذوبي دارد. در اين فرآيند، مشكلات ناشي از سرد شدن فاز مذاب وجود ندارد. در اين تحقيق، يك روش جديد به منظور بهسازي ميكروساختار و خواص مكانيكي جوش اصطكاكي اغتشاشي ارائه مي‌شود. در اين روش، قطعات جوش شونده در حين جوشكاري ارتعاش مي‌يابند. قطعات اتصال يابنده در موقعيت لب به لب، بر روي نگهدارنده محكم شده و نگهدارنده از طريق مكانيزم ميل‌لنگي در راستاي عمود بر خط جوش مرتعش مي‌شود. روش ارائه شده تحت عنوان "جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي ارتعاشي" توصيف مي‌شود. ميكروساختار و خواص مكانيكي قطعات جوش‌شونده توسط دو روش "جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي" و "اصطكاكي اغتشاشي ارتعاشي" با يكديگر مقايسه مي‌شوند. نتايج نشان مي‌دهد كه اندازه دانه ناحيه جوش قطعه "جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي ارتعاشي شده" در حدود 30% كوچكتر از مقدار آن در قطعه "جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي شده" است و استحكام نهايي كشش، اتصال اولي در حدود 12% بالاتر از مقدار آن در اتصال دومي است. اين موضوع به توليد نابجايي‌‌هاي بيشتر و در نتيجه تبلور مجدد بيشتر در حضور ارتعاش نسبت داده مي‌شود. نتايج همچنين دلالت مي‌كند كه اندازه دانه ناحيه جوش قطعه "جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي ارتعاشي شده" با افزيش سرعت چرخش و كاهش سرعت طولي ابزار، افزايش و خواص مكانيكي كاهش مي‌يابد. اين موضوع به افزايش دما در حين جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي ارتعاشي نسبت داده مي‌شود. نتيجه گرفته مي‌شود كه "جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي ارتعاشي" جايگزيني مناسب براي "جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي" است و استفاده از آن براي صنايع توصيه مي‌شود.

Friction stir welding (FSW) is a solid-state joining process that leads to several advantages over fusion welding methods as problems associated with cooling from the liquid phase are avoided. In the current research, a new method is presented to improve the microstructure and mechanical properties of joint obtained using FSW. In this method, the joining workpieces are vibrated during FSW. The joining workpieces are fixed on fixture in a butt position and the fixture is vibrated mechanically normal to weld line through camshaft mechanism. The new method is described as friction stir vibration welding (FSVW) process. Microstructure and mechanical properties of welded specimens using FSW and FSVW processes are compared. The results show that weld region grain size of FSV welded specimen is lower than that in specimen welded by FSW by about 30% and the ultimate tensile strength of joint obtained using the former process is higher than that relating to the latter one by about 12%. This is attributed to more generation of dislocations and correspondingly enhanced dynamic recrystallization as vibration is applied. The results also indicate that the weld region grain size of FSV welded specimen increases and mechanical properties of joint decrease as tool rotation speed increases and traverse speed decreases. This is related to temperature increase during FSVW. It is concluded that FSVW is a proper candidate for FSW and its application is recommended for industries.