شبیه سازی عددی FSW و FSSW آلیاژ آلومینیم AA6061-T6با استفاده از ابزار فاقد پین با رویکرد CEL

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز

2 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز

چکیده

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی FSW یک روش اتصال حالت جامد است که به منظور رفع محدودیت جوشکاری آلیاژ های آلومینیم ابداع شده است. در پژوهش حاضر شیبه سازی عددی فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای FSSW آلیاژ آلومینیم AA6061-T6 به وسیله یک ابزار بدون پین که دارای یک بخش توگذاری شده از جنس ماده قطعه کار می باشد، در چهار قطر متفاوت صورت پذیرفت. پیک دمایی ایجاد شده در فرایند برای همه حالات شبیه سازی ثبت و با داده های آزمایشگاهی استخراج شده از پژوهش های پیشین به منظور صحه سنجی مورد مقایسه قرار گرفت. با توجه به نتایح عددی حاضر مشخص شد که در فرایند FSSW میزان تولید حرارت و افزایش دما بالاتر از فرایندFSW می باشد که این موضوع به دلیل عدم وجود سرعت انتقالی در این حالت و افزایش حرارت در یک بخش با حجم کوچک تر است. بررسی نیروی عکس‌العمل عمودی وارد بر ابزار در FSSW صورت پذیرفت، مشاهده شد چنانچه از ابزاری که دارای قسمت تعبیه شده است استفاده شود، پیک نیرویی کاهش می یابد و میزان این کاهش نیرو با افزایش در میزان قطر بخش آلومینیمی افزایش پیدا خواهد کرد. به طوری که در حالت استفاده از ابزار d10 پیک نیرو نسبت به ابزار d0 حدود 10 درصد کاهش را تجربه کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Mishra RS, Mahoney MW (2007) Friction stir welding and processing. ASM International Materials Park, Ohio 44073-0002.

[2] W.M. Thomas, E.D. Nicholas, J.C. Needham, M.G. Murch, P. Templesmith, C.J. Dawes (1991) GB Patent Application No. 9,125,978.8.

[3] He J, Ling Z, Li H (2016) Effect of tool rotational speed on residual stress, microstructure, and tensile properties of friction stir welded 6061-T6 aluminum alloy thick plate. Int J Adv Manuf Tech 84(9-12): 1953-1961.

[4] Simar A, Pardoen T, de Meester B (2007) Effect of rotational material flow on temperature distribution in friction stir welds. Sci Technol Weld Join 12(4): 324-333

[5] Schmidt H, Hattel J (2005) Modelling heat flow around tool probe in friction stir welding. Sci Technol Weld Join 10(2): 176-186.

[6] Zhang Z, Liu HJ (2011) Effect of pin shapes on material deformation and temperature field in friction stir welding. Trans Chin Weld Inst 32: 5-8.

[7] Al-Badour F, Merah N, Shuaib A, Bazoune A (2013) Coupled Eulerian Lagrangian finite element modeling of friction stir welding processes. J Mater Process Technol 213(8): 1433-1439.

[8] Yuang-Cherng Chiou, Chien-Te Liu, Rong-Tsong Lee (2013) A pinless embedded tool used in FSSW and FSW of aluminum alloy. J Mater Process Tech 213(11): 1818-1824.

[9] Johnson GR, Cook WH (1985) Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures. Eng Fract Mech 21(1): 31-48.

[10] Liu X, Lan S, Ni J (2015) Thermal mechanical modeling of the plunge stage during friction-stir welding of dissimilar Al 6061 to TRIP 780 steel. J Manuf Sci E-T ASME 137(5): 051017

[11] Das S, Shen L (2014) Experimental and numerical investigation of dynamic failure of sandstone under high strain rates. 23rd Australasian Conference on the Mechanics of Structures and Materials (ACMSM23).

[12] Leon JS, Jayakumar V (2014) Investigation of mechanical properties of aluminium 6061 alloy friction stir welding. American Journal of Mechanical Engineering and Automation 1(1): 6.

[13] Engineering ToolBox (2004) Friction and friction coefficients. [online] Available at: https://www.engineeringtoolbox.com/friction-coefficients-d_778.html [Accessed Day Mo. Year].