بررسی استحکام برشی ناحیه اتصال ورق‌های ناهمنام آلیاژهای آلومینیوم در فرآیند‌ جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری

2 کارشناسی ارشد هوافضا، دانشگاه علوم و فنون شهید ستاری، تهران

چکیده

در مقایسه با فرآیند جوشکاری نقطه‌ ای مقاومتی، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ‌ای یک فرآیند ایده‌ آل برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم است. در این تحقیق اثر پارامترهای جوشکاری نظیر عمق نفوذ ابزار، سرعت دورانی ابزار، سرعت نفوذ ابزار و ترتیب قرار گرفتن ورق‌ های ناهمنام آلیاژهای آلومینیوم ۳T-2024 و ۶T-7075 بر استحکام برشی ناحیه اتصال در فرآیند‌ جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. با انتخاب مناسب این پارامتر‌ها، استحکام برشی بهینه اتصال قابل دستیابی است. نتایج آزمایش برشی نشان می -دهد که افزایش سرعت دورانی از 800 به 1250 دور بر دقیقه باعث افزایش نیروی برشی می ‌شود. اما با افزایش سرعت دورانی ابزار به 1600 و 2000 دور بر دقیقه نیروی برشی کاهش می‌ یابد. با افزایش عمق نفوذ ابزار، نیروی برشی افزایش می ‌‌یابد. اگر آلیاژ آلومینیوم ۳T-2024 به عنوان ورق رویی اتصال مورد استفاده قرار گیرد استحکام برشی ناحیه اتصال جوش وضعیت بهتری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Lancaster JF (1999) Metallurgy of welding. Elsevier.

[2] Arora A, Zhang Z, De A, DebRoy T (2009) Strains and strain rates during friction stir welding. Scripta Materialia 61(9): 863-866.

[3] Zhi-hong FU, Di-qiu H, & Hong W (2004) Friction stir welding of aluminum alloys. Journal of Wuhan University of Technology-Mater Sci Ed 19(1): 61-64.

[4] Elangovan K, Balasubramanian V (2007) Influences of pin profile and rotational speed of the tool on the formation of friction stir processing zone in AA2219 aluminium alloy. Mat Sci Eng A-Struct 459(1-2): 7-18.

[5] Liu H, Fujii H, Maeda M, & Nogi K (2003) Tensile properties and fracture locations of friction-stir welded joints of 6061-T6 aluminum alloy. J Mater Sci Lett 22(15): 1061-1063.

[6] Uematsu Y and Tokaji (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 10-11: 1956-1966

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

[8] Liu HJ, Zhang HJ, Yu L (2011) Effect of welding speed on microstructures and mechanical properties of underwater friction stir welded 2219 aluminum alloy. Mater Design 32(3): 1548-1553.

[9] مردعلی زاده م، سلیمانی یزدی م، صفرخانیان م (1392) بررسی تجربی سرعت دورانی و سرعت پیشروی ابزار بر میکرو سختی و ریز ساختار آلیاژ آلومینیوم 5456 در فرایند جوشکاری اصطکاکی اختلاطی. مکانیک سازه­ها و شاره­ها 10-1 :(3)3.

 [10] Azizieh M, Sadeghi A, Kokabi A (2012) Microstructures of dissimilar friction stir welded joints between 1100 aluminum alloy and az31 magnesium alloy.

[11]  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 Tool Manu 49(11): 814-823.

[12] سخایی ا ح، جلالی آقچای ع، کاظمی نصرآبادی م (1396) بررسی تجربی تاثیر پارامترهای فرآیند جوشکاری  اصطکاکی اغتشاشی نقطه­ای بر استحکام برشی اتصال ایجاد شده در آلیاژ آلومینیوم ۶T-7075. مکانیک سازه­ها و شاره­ها 66-53 :(3)7. 

 [13] Baek SW, Choi DH, Lee CY, Ahn BW, Yeon YM, Song K, Jung SB (2010) Microstructure and mechanical properties of friction stir spot welded galvanized steel. Mater Trans 51(5): 1044-1050.

[14] Zhang Z, Yang X, Zhang J, Zhou G, Xu X, Zou B (2011) Effect of welding parameters on microstructure and mechanical properties of friction stir spot welded 5052 aluminum alloy. Mater Design 32(8-9): 4461-4470.

 [15] Shen Z, Yang X, Zhang Z, Cui L, Li T (2013) Microstructure and failure mechanisms of refill friction stir spot welded 7075-T6 aluminum alloy joints. Mater Design 44: 476-486.

[16] Khodir SA, Toshiya Sh (2013) stir welded joints. Materials & Design 50: 551-557.

[17] Khodir SA, Shibayanagi T (2007) Microstructure and mechanical properties of friction stir welded dissimilar aluminum joints of AA2024-T3 and AA7075-T6. Mater Trans 48(7): 1928-1937.

[18] ASM metals handbook (1991) Heat treating. 4: 1544-1562.

[19] Azizi A, Aalami Aleagha ME, Moradi H (2015) Investigation of thermal, mechanical and microstructural properties of 7000 series Aluminum alloys welding using friction stir welding process. Modares Mechanical Engineering 14(14).

[20] Ju-Ri Kim, Eun-Yeong Ahn, Hrishikesh Das, Yong-Ha Jeong, Sung-Tae Hong, Michael Miles, and Kwang-Jin Lee (2017) Effect of Tool Geometry and Process Parameters on Mechanical Properties of Friction Stir Spot Welded Dissimilar Aluminum Alloys. Int J Precis Eng Man 18(3): 1-8.

 [21] Lotfi A (2014) The microstructure and mechanical properties of friction stir welded 7075-T6 aluminum alloy by the use of Design of Experiment. Modares Mechanical Engineering 14(3): 17-26.

[22] Tutar M, Aydin H, Yuce C, Yavuz N, Bayram A (2014) The optimisation of process parameters for friction stir spot-welded AA3003-H12 aluminium alloy using a Taguchi orthogonal array. Mater Design 63: 789-797.

[23] Paidar M, Khodabandeh A, Sarab ML, Taheri M (2015) Effect of welding parameters (plunge depths of shoulder, pin geometry, and tool rotational speed) on the failure mode and stir zone characteristics of friction stir spot welded aluminum 2024-T3 sheets. J Mech Sci Technol 29(11): 4639-4644.

[24] Sajed M, Bisadi H (2016) Experimental failure study of friction stir spot welded similar and dissimilar aluminum alloys. Weld World 60(1): 33-40.

[25] Song X, Ke Xing, Liu L, Huang LFC, (2014) Effect of plunge speeds on hook geometries and mechanical properties in friction stir spot welding of A6061-T6 sheets. Int J Adv Manuf Tech 71: 2003-2010.

[26] http://www.wilsonsmetals.com/datasheets.

[27] Vijay S, Eswar Y, Radovan K (2007) Investigation of the Friction Stir Lap Welding of Aluminum Alloys AA 5182 and AA 6022. J Mater Eng Perform 16(4): 477

[28] Sun YF, Fujii HN, Okitsu TY (2013) Microstructure and mechanical properties of dissimilar Al alloy/steel joints prepared by a flat spot friction stir welding technique. Mater Design 47: 350-357.