بررسی تجربی تاثیر پارامترهای فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای بر استحکام برشی اتصال ایجاد شده در آلیاژ آلومینیوم 7075-T6

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق، اثر پارامترهای فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای ورق‌های آلیاژ آلومینیوم 6T-7075 بر استحکام برشی ناحیه اتصال بررسی شده است. هدف اصلی این تحقیق بررسی تاثیر مقادیر سرعت دورانی و عمق نفوذ ابزار در شرایط استفاده از صفحه پشتیبان با جنس‌های مختلف بر نیروی شکست برشی و حالت شکست ناحیه جوش است. اتصالات در دو سرعت دورانی با مقادیر۸۰۰ و ۱۶۰۰ دور در دقیقه و در عمق‌های نفوذ ۳/۵، ۵/۵، ۷/۵ و ۹/۵ میلی‌متر برای ابزار، با استفاده از دو صفحه پشتیبان از جنس‌های آلیاژ آلومینیوم 1100Al و آلیاژ تیتانیوم V4Al6Ti ایجاد شدند. آزمایش استحکام برشی اتصال جهت بررسی کارآیی اتصال در نمونه‌ها انجام شد. نتایج بدست آمده حاکی از تاثیر مستقیم جنس صفحه پشتیبان بر استحکام برشی اتصال و ابعاد هندسی ناحیه اغتشاش است. در سرعت دورانی۱۶۰۰ دور در دقیقه با استفاده از صفحه پشتیبان تیتانیومی با افزایش عمق نفوذ، ورق بالایی از ناحیه فلز پایه دچار پارگی و
ترک‌های سطحی شده است. از طرفی مشخص شد که سرعت‌های دورانی بالا سبب افت استحکام برشی اتصال در مقایسه با سرعت‌های دورانی پایین شده است. بیش‌ترین نیروی شکست برشی اتصال در سرعت دورانی ۸۰۰ دور در دقیقه، عمق نفوذ ۹/۵ میلی متر و صفحه پشتیبان آلومینیومی بدست آمد. شکست برشی در نمونه‌ها پس از آزمایش استحکام برشی اتصال، به دلیل گسترش ترک در محیط سوراخ کلیدی مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها


[1] Chen DC, You CS, Gao FY (2014( Analysis and experiment of 7075 aluminum alloy tensile test. Procedia Eng 81: 1252- 1258.

[2] Linton VM, Ripley MI (2008) Influence of time on residual stresses in friction stir welds in agehardenable 7xxx aluminium alloys. Acta Mater 56(16): 4319-4327.

[3] Paglia CS, Buchheit RG (2008) A look in the corrosion of aluminum alloy friction stir welds. Scr Mater 58(5): 383-387.

[4] Mishra RS, Mahoney MW (2007) Friction stir spot welding. Friction stir welding and processing, ASM International, Materials Park, Ohio.

[5] Feldma K, Kohn G, Stern A )2012( Friction stir spot welding. The Engineering Center. http://www.engineers.org.il/Uploads/3294feldman160107.

[6] Badarinarayan H, Shi Y, Li X, Okamoto K (2009) Effect of tool geometry on hook formation and static strength of friction stir spot welded aluminum 5754-O sheets. Int J Mach Tools Manuf 49(11): 814-823.

[7] Merzoug M, Mazari M, Berrahal L, Imad A (2010) Parametric studies of the process of friction spot stir welding of aluminium 6060-T5 alloys. Mater Des 31(6): 3023-3028.

[8] Karthikeyan R, Balasubramanian V (2010) Predictions of the optimized friction stir spot welding process parameters for joining AA2024 aluminum alloy using RSM. Int J Adv Manuf Technol 51(1-4): 173-183.

[9] Zhang ZH, Yang XQ, Zhang JL, Zhou G, Xu XD, Zou BL (2011) Effect of welding parameters on microstructure and mechanical properties of friction stir spot welded 5052 aluminum alloy. Mater Des 32(8-9): 4461-4470.

[10] Zhang Z, Li W, Shen J, Chao YJ, Li J,  Ma YE (2013) Effect of backplate diffusivity on microstructure and mechaical properties of friction stir welded joints. Mater Des 50: 551-557.

[11] Shen Z, Yang X, Zhang Z, Cui L, Li T (2013) Microstructure and failure mechanisms ofrefill friction stir spot welded 7075-T6 aluminum alloy joints. Mater Des 44: 476-86.

[12] Lin YC (2015) Influence of process parameters on friction stir spot welded aluminum joints by various threaded tools. J Mater Process Tech 225: 347-356.

[13] Badarinarayan H, Yang Q, Zhu S (2009) Effect of tool geometry on static strength of friction stir spot-welded aluminum alloy. Int J Mach Tools Manuf 49(2): 142-148.

[14] Gerlich A (2008) Local melting and tool slippage during friction stir spot welding of Al-alloys. J Mater Sci 43: 2-11.

[15] Upadhyay P, Reynolds A (2013) Effect of Backing Plate Thermal Property on Friction Stir Welding of 25-mm-Thick AA6061. Metall Mater Trans A 45A: 2091-2100.

[16] Sajed M, Bisadi H (2016) Experimental failure study of friction stir spot welded similar and dissimilar aluminum alloys. Weld World 60: 33-40.

[17] Imam M (2015) Effect of backing plate material in friction stir butt and lap welding of 6063-T4 aluminium alloy. Int J Adv ManuF Technol 77: 2181-2195.

[18] Zhang ZH, Li WY, Feng Y, Li JL, Chao YJ (2014) Improving mechanical properties of friction stir welded AA2024-T3 joints by using a composite backplate. Mat Sci Eng A-Struct 312-318.

[19] Yoon SO, Kang MS, Kwon YJ, Hong ST, Park DH, Lee KH, Lim KH, Seo JD (2012) Influences of tool penetration speed and tool penetration depth on friction spot joining of AA5454-O aluminum alloy plates with different thicknesses. Trans Nonferrous Met Soc China 22: 629-633.

[20] Paidar M, Khodabandeh A, Najafi H, Sabour A Rouh-aghdam (2014) Effects of the tool rotational speed and shoulder penetration depth on mechanical properties and failure modes of friction stir spot welds of aluminum 2024-T3 sheets. J Mech Sci Tech 4893-4898.

[21] Bilici MK, Yukler AI (2012) Effects of welding parameters on friction stir spot welding of high density polyethyene sheets. Mater Des 33: 545-550.

[22] Rajamanickam N, Balusamy V, Madhusudhanna Reddy G, Natarajan K (2009) Effect of process parameters on thermal history and mechanical properties of of friction stir weld. Mater Des 30: 2726-2731.

[23] Gerlich A, North TH, Yamamoto M (2007) Local melting and cracking in Al 7075-T6 and Al 2024-T3 friction stir spot welds. Sci Technol Weld Join 12: 472-480.

[24] Rao HM (2015) Effect of process parameters on mechanical properties of friction stir spot welded magnesium to aluminum alloys. Mater Des 66: 235-245.

[25] Uematsu Y (2008) Effect of re-filling probe hole on tensile failure and fatigue behaviour of friction stir spot welded joints in Al–Mg–Si alloy. Int J Fatigue 30(10-11): 1956-1966.

[26] Song X (2014) Effect of plunge speeds on hook geometries and mechanical properties in friction stir spot welding of A6061-T6 sheets. Int J Adv Manuf Technol 71(9-12): 2003-2010.

[27] Sun YF, Fujii H, Tsuji N (2013) Microstructure and mechanical properties of spot friction stir welded ultrafine grained 1050 Al and conventional grained 6061-T6 Al alloys. Mat Sci Eng A-Struct 17-24.