31605

بررسي تاثير سرعت پيشروي ابزار بر ريزساختار و خواص مكانيكي اتصال نامشابه آلياژ آلومينيم 6061 به منيزيم 31AZ جوشكاري شده به روش اصطكاكي اغتشاشي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1400

1403/07/11

دكتر سيدرضا علمي حسيني-دكتر منصور سلطانيه

Prof. Lucas F M da Silva

مهندسي مواد و متالورژي

جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي (FSW) به عنوان مهم¬ترين پيشرفت در جوشكاري فلزات در سال¬هاي اخير شناخته شده است. استفاده از اين روش در جوشكاري آلياژهاي منيزيم و آلومينيم، به دليل چالش‌هاي جوشكاري اين دو فلز مورد توجه قرارگرفته است. چراكه كاربردهاي گستردهاي را به خود اختصاص داده است. هدف از اين پژوهش بررسي اثر سرعت حركت پين درجوشكاري اصطكاكي اغتشاشي آلياژ آلومينيم6061 و 31AZ منيزيم است. به اين منظور دو ورق آلومينيمي و منيزيمي با ضخامت 3 ميلي¬متر تهيه شد. فرآيند جوشكاري به روش لبه روي هم در سرعت چرخش ابزار 1250 دور در دقيقه و سرعت حركت ابزار 80 و100 ميلي¬متر بر دقيقه انجام گرفت. بررسي سطح مقطع اتصال، سطح شكست و عيوب جوشكاري به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي، آناليز عنصري نقطه‌اي و نقشه توزيع عنصري مورد بررسي قرار گرفت. همچنين، ريزساختار مقطع جوش نيز به كمك ميكروسكوپ نوري بررسي شد. آزمايش كشش به منظور بررسي خواص كششي اتصال با نرخ كرنش 5/0 ميلي¬متر بر دقيقه انجام شد. همچنين، براي شناسايي تركيبات بين¬فلزي از پراش اشعه ايكس استفاده شد. نتايج نشان داد كه سطح ظاهري جوش عاري از عيوب جوشكاري است. با بررسي نتايج آزمايش كشش مشاهده شد كه در اثر افزايش سرعت حركت ابزار، ميزان اغتشاشي و كندگي كاهش يافته كه منجر به كاهش عيوب جوشكاري مي¬گردد. در نتيجه‌ي كاهش اين عيوب استحكام اتصال از 59/498 به 99/709 نيوتن افزايش يافت. همچنين، نتايج سختي سنجي افزايش سختي در نمونه جوشكاري شده در سرعت 80 ميلي¬متر در دقيقه را نشان داد كه ميزان تغيير شكل بيش-تري را تجربه كرده بود. از سوي ديگر، حرارت ورودي بالا در سرعت كم منجر به تشكيل تركيبات بين‌فلزي بيش‌تر در مقطع اتصال شد. بررسي نتايج پراش اشعه ايكس و طيف سنجي انرژي اشعه ايكس (EDS) نشان داد كه حضور فازهاي بين فلزي در نمونه جوشكاري شده در سرعت 80 ميلي¬متر در دقيقه بيش¬تر از نمونه جوشكاري شده در سرعت 100 ميلي¬متر بر دقيقه بود.همچنين، مشخص گرديد كه درصد فازهاي يوتيك در سرعت جوشكاري پايين بيش¬تر است. بررسي سطح شكست وجود سازوكار شكست برشي را تاييد كرد. شكست¬نگاري نمونه¬ها، وجود صفحات كليواژ بيش¬تر را در نمونه¬ي جوشكاري شده در سرعت 80 ميلي¬متر بر دقيقه در مقايسه با نمونه¬ي جوشكاري شده در سرعت 100 ميلي¬متر در دقيقه نشان داد.

1403/09/05

Study of the influence of the pin travel speed on the microstructure mechanical properties of AA6061 – AZ31 weldied by friction stir welding

10/2/2025 12:00:00 AM

Friction Stir Welding (FSW) is recognized as the most significant advancement in metal welding in recent years. The application of this technique in welding magnesium and aluminum alloys has garnered attention due to the challenges associated with welding these metals, as they are extensively used in various industries. The aim of this study is to investigate the effect of pin traverse speed in the friction stir welding of aluminum and magnesium alloys. Hence, two sheets of aluminum and magnesium, each 3 mm thick, were prepared. The welding process was conducted in a lap joint configuration at a tool rotational speed of 1250 RPM and traverse speeds of 80 and 100 mm/min. The cross-sectional morphology, fracture surface, and welding defects were analyzed using scanning electron microscopy (SEM), point elemental analysis, and elemental distribution mapping. Additionally, the microstructure of the weld region was examined using optical microscopy. Tensile tests were performed to assess the mechanical properties of the joint, with a strain rate of 0.5 mm/min. Furthermore, X-ray diffraction (XRD) was employed to identify intermetallic compounds formed during welding. The results indicated that the surface appearance of the weld was free from welding defects. The tensile test results revealed that increasing the tool traverse speed reduced stirring and thinning, leading to fewer welding defects. As a result of this reduction in defects, the joint strength increased from 498.59 N to 709.99 N. Hardness test results also showed an increase in hardness for the weld sample processed at 80 mm/min, which had experienced greater deformation. Moreover, the higher heat input at lower traverse speeds resulted in the formation of more intermetallic compounds in the joint region. XRD analysis and energy-dispersive spectroscopy (EDS) confirmed the presence of Al3Mg2 and Al12Mg17 intermetallic compounds. Fracture surface analysis confirmed the presence of a ductile-brittle fracture mechanism. The presence of brittle intermetallic compounds, along with welding defects, was identified as the cause of fracture.

جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي؛ جوشكاري غير مشابه؛ خواص مكانيكي؛ تركيبات بين¬فلزي؛ سرعت پيشروي ابزار

Friction stir welding; Dissimilar welding; Mechanical properties; Intermetallic compounds; tool speed

zeinab zarei

Dr. Seyed Reza Elmi Hosseini Prof. Mansour Soltanieh