14304

14304

مطالعه تحليلي، تجربي و عددي فرآيند جوشكاري اصطكاكي - اغتشاشي

دكتري

طراحي كاربردي

دي ماه 1393

دي ماه 1393

دكتر حسين بيسادي

مكانيك

چكيده در اين رساله فرآيند جوشكاري اصطكاكي- اغتشاشي مورد مطالعه قرار گرفته‌است. ابتدا فروبري ابزار كه مرحله ابتدايي فرآيند استو شرايط اوليه براي تحليل مراحل بعدي را تعيين مي‌كند، مطالعه شده‌است. سپس، جوشكاري ورق هاي همجنس آلومينيوم و ناهمجنس آلومينيوم- مس،به طور مجزا و در دو بخش مطالعه شده‌است. در بخش اول تاثير پارامترهاي جوشكاري بر كيفيت و خواص مكانيكي و ريزساختاري اتصال بررسي شده و در بخش دوم تاثير اين پارامترها بر دماي قطعه مطالعه شده‌است.با ارائه مدلي سه بعدي فرآيند جوشكاري مدل شده و توزيع دما، تغيير شكل قطعهو جريان مواد حول ابزار مورد مطالعه قرار گرفته‌است. تاثير پارامترهاي سرعت چرخش و شكل پين ابزار بر فروبري بررسي شده‌استو با ارائه مدلي سه بعدي بر اساس تحليل المان محدود فرآيندشبيه‌سازي شده و تاثير اين پارامترها بر توزيع دما و تغيير شكل مطالعه شده‌است. نتايج نشان داده‌اند كه توزيع دما حول ابزار نامتقارن است و در پشت ابزار و در سمت پيشرونده دما بالاتر بوده‌است.اصطكاك عامل اصلي در ايجاد حرارت بوده‌است. بر اساسنتايج،گردش مواد حول ابزار تنها در نزديكي آن چشمگير بوده‌است و به فاصله كمي از ابزار اين تغيير مكان قابل صرفنظر مي‌باشد. ميدان سرعت قابل قبول براي جريان مواد حين فروبري ارائه شده و با استفاده از تئوري كرانه بالا نيروي فروبري ابزار تخمين زده شده‌است. مقايسه نيروي محاسبه شده با نتايج تجربي ديگر محققين نشان داده‌است كه تحليل ارائه شده توانايي تخمين نيروي بيشينه فروبري را با دقت قابل قبول خواهد داشت.آلياژ 7075 آلومينيوم براي مطالعه فرآيند جوشكاري همجنس انتخاب شده‌است. تاثير پارامترهاي سرعت چرخش ابزار و سرعت جوشكاري بر كيفيت و خواص مكانيكي و ريزساختاري اتصال، و توزيع دما در نمونه بررسي شده‌است. تاثير جنس بر دماي قطعه و كيفيت اتصال با انجام آزمايشات براي آلياژ 2024 آلومينيوم و مقايسه نتايج مطالعه شده است. طبق نتايج بدست آمده حين جوشكاري دما در سمت پسرونده همواره بالاتر بوده‌است. فرآيند با ارائه مدلي شبيه سازي شده و توزيع دما در قطعه و جريان مواد حين فرآيند، محاسبه شده است.حين فرآيند دما در سمت پسرونده همواره بيشتر است. براي ايجاد اتصال باكيفيت دمايي بهينه وجود دارد كه در حدود 85 درصد دماي انجماد قطعه است. در مطالعه اتصال ناهمجنس، اتصال مس و آلومينيوم مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثير پارامترهاي سرعت چرخش ابزار، سرعت جوشكاري، محل قرارگيري هر قطعه و انحراف موقعيت ابزار نسبت به خط جوش، بر خواص مكانيكي و ريزساختاري اتصال و همچنين توزيع دما در قطعه بررسي و مطالعه شده‌است. همچنين با ارائه مدلي فرآيند شبيه سازي شده و شكل گيري عيوب و توزيع دما در قطعه پيش بيني شده است. طبق مشاهدات، حين فرآيند تركيب‌هاي بين فلزي Cu9Al4و CuAl2تشكيل شده‌اند كه بر خواص اتصال تاثير گذار بوده‌اندو مقدار آنها متاثر از پارامترهاي فرآيند است.محل قرارگيري ورق‌ها بر كيفيت اتصال تاثير چشمگير داشته‌است، به طوريكه با قرارگيري آلومينيوم در سمت پسرونده همواره اتصالي بي كيفيت تشكيل شده‌است. واژه‌هاي كليدي:جوشكاري اصطكاكي- اغتشاشي، خواص مكانيكي و ريزساختاري، توزيع دما، الگوي جريان مواد، نيروي فروبري ابزار.