26932

بررسي پارامتر‌هاي مؤثر بر ريزساختار و خواص مكانيكي اتصال غير هم‌جنس لبه‌روي‌هم مس به آلومينيوم 1050 به‌روش جوشكاري اصطكاكي اختلاطي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1400

1400/11/30

مسعود گودرزي

محمدعلي صفرخانيان

مهندسي مواد و متالورژي

آلومينيوم و مس، به‌عنوان دو فلز با خواص مكانيكي و الكتريكي منحصربه ‌فرد شناخته مي‌شوند. همين خواص باعث شده‌است كه اتصال ميان آن¬ها در صنايع مختلف، تبديل به‌ امري اجتناب ناپذير گردد. اما به‌دليل ايجاد تركيبات بين‌فلزي ميان اين دو عنصر، جوشكاري ذوبي آن¬ها امكان‌پذير نيست. يكي از روش‌هاي مناسب جهت اتصال آلومينيوم به مس، روش جوشكاري اصطكاكي اختلاطي (Friction Stir Welding, FSW) است. اين روش جوشكاري به‌دليل به‌هم‌زدن مواد و عدم اعمال حرارت بالا، به‌طور قابل ملاحظه‌اي امكان ايجاد عيوب جوش و تركيبات بين‌فلزي ترد و شكننده را كاهش مي‌دهد. جهت يافتن پارامترهاي بهينۀ جوشكاري براي رسيدن به بهترين خواص مكانيكي اتصال، از پين¬هاي با طول مختلف (3/2، 3، و4 ميلي¬متر) و ابزار با قطر شانۀ مختلف (12، 14، و16 ميلي¬متر) در حالي كه قطر پين، جنس پين و سرعت‌هاي خطي و دوراني جوشكاري لبه‌روي‌هم ثابت نگه¬داشته شده بودند استفاده شد. پس از بررسي كيفيت ظاهري جوش، ريزساختار توسط ميكروسكوپ‌هاي نوري و الكتروني بررسي شد. همچنين جهت بررسي خواص مكانيكي اتصال آزمايش كششي برشي و ريزسختي سنجي روي نمونه‌ها انجام شد. مشخص شد كه بدليل دماي پايين جوشكاري، در همۀ موارد مقادير تركيبات بين‌فلزي ايجاد شده بسيار كم بوده و در مناطق اختلاطي، توزيع شده‌اند. نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد كه تغيير قطر شانه و طول پين تأثير زيادي بر جوش پذيري، استحكام اتصال و ريزساختار حاصله داشته و در يك مقدار بهينه بالاترين راندمان اتصال را ايجاد مي‌كند. مشخص شد كه در نمونه با طول پين 3 ميلي‌متر و قطر شانه 14 ميلي متر، بالاترين نيروي شكست برابر با 8/7 كيلونيوتن تحصيل شد كه بهترين مقاومت در مقابل نيروي شكست بود.

1401/06/13

Study of effective parameters on the microstructure and mechanical properties of dissimilar aluminum (1050)-copper lap joint made by friction stir welding

2/19/2023 12:00:00 AM

Aluminum and copper are known as two metals with good mechanical and electrical properties. These properties have made the connection between them in different industries become inevitable. However, due to the formation of intermetallic compounds between these two elements, fusion welding of them is not possible. One of the suitable methods for bonding of aluminum to copper is friction stir welding process. This welding method significantly reduces the possibility of welding defects and formation of brittle IMCs due to stirring of materials and lack of heat. To improve the mechanical properties of the connection, several types of different tool designs were examined by changing the pin length (2.3, 3 and 4 mm) and shoulder diameter (12, 14 and 16 mm) of the tool, in the constant linear welding speed of 100 mm/min and rotation speed of 600 rpm. After examining the apparent quality of the weld, the microstructure was obtained by optical microscopy and SEM. Also, to investigate the mechanical properties, shear tensile and microhardness tests were applied on the samples. It was found that due to the low welding temperature, in all cases the amounts of intermetallic compounds produced were very low and compositely distributed in the mixing areas. The result of this study shows that changing the shoulder diameter and pin length has a great effect on weldability, joint strength and microstructure. Change of these parameters produces the highest joint efficiency in optimal amount. The sample with a shoulder diameter of 14 and a pin length of 3 mm, produced the highest breaking force of 7.8 kN.

آلومينيوم , مس , جوشكاري اصطكاكي اختلاطي , لبه‌روي‌هم , تركيبات بين‌فلزي

Aluminum , Copper , Friction Stir Welding , Lap Joint , Intermetallic Compounds

Mohammad Tivay

Massoud Goodarzi