جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیوم 1050 فوق ریزدانه: بررسی متغیرهای هندسه پین، دمای اتمسفر جوشکاری و سرعت‌های جوشکاری بر خواص مکانیکی

به‌کارگیری آلومینیوم فوق ریزدانه و یا نانو ساختار به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا بسیار موردتوجه می‌باشد. یکی از چالش‌های اصلی این حوزه جوشکاری این مواد جهت تولید سازه‌های مهندسی می‌باشد. با توجه به پتانسیل بالای روش جوشکاری حالت‌جامد اصطکاکی اغتشاشی در اتصال مواد فلزی نانو ساختار، در این تحقیق با استفاده از تجهیزات و تکنیک‌های مختلف مانند میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی، آزمایش ریز سختی و آزمایش کشش تک‌محوره نحوه اثر برخی از متغیرهای اصلی این روش جوشکاری بر خواص مکانیکی اتصال ورق‌های آلومینیومی 1050 فوق ریزدانه تولید شده توسط تکنیک اتصال نورد تجمعی مورد مطالعه قرار گرفته است. متغیرهای مورد مطالعه شامل سرعت‌های جوشکاری، هندسه پین ابزار جوشکاری و دمای اتمسفر جوشکاری بوده است. نتایج به دست آمده نشان‌دهنده افزایش ریز سختی جوش با کاهش سرعت چرخشی یا افزایش سرعت انتقالی ابزار به دلیل حرارت کمتر ورودی به منطقه جوش می‌باشد. بررسی تاثیر هندسه پین نشان‌دهنده کم تاثیر بودن این متغیر بر خواص کششی اتصال می‌باشد. تنها در مورد ابزار با پین رزوه خورده بهبود مختصری در خواص کششی ایجاد شده است. انجام جوشکاری به شکل زیر آبی به نسبت جوشکاری در هوا می‌تواند سبب بهبود استحکام اتصال شود اما استفاده از آبی با دمای بسیار پایین (1 درجه سانتی‌گراد) در مقایسه با نمونه جوشکاری شده در آب با دمای 25 درجه سانتی‌گراد با ایجاد برخی عیوب جوشکاری مانند حفرات و کانال داخلی تاثیری معکوس داشته و خواص کششی اتصال ایجاد شده را به‌شدت تنزل می‌دهد.

Friction Stir Welding of Ultrafine-Grained Al 1050: Investigation of Pin Geometry, Welding Atmosphere Temperature and Welding Speeds on the Mechanical Properties

The application of ultrafinegrained or nanostructured aluminum is very interesting owing to its high strength to weight ratio. Welding of these materials is one of the main challenges. Regarding the potential of the solidstate friction stir welding in joining of nanostructured materials, in the current research different equipment and techniques like optical and scanning and transmitted electron microscopes, Vickers microhardness, and uniaxial tensile tests were employed to study the effect of major welding parameters on the bonding quality of friction stir welded ultrafinegrained Al 1050 alloy produced via accumulative rollbonding (ARB) method. The studied parameters were rotation and traveling speeds, pin geometry as well as welding atmosphere temperature. The results show the microhardness enhancement of the weld zone by decreasing the rotation speed or increment of traveling speed due to lower heat generation within the stir zone. Investigation of the pin geometry depicts an insignificant impact of this variable on the weld tensile properties. Only in the case of a threaded pin, a slight enhancement in the tensile properties was achieved. Submerge or underwater welding could improve joint strength. However, the application of extremely cold water with respect to 25° C water shows a reverse effect and leads to severe weld quality degradation owing to defects formation (like internal channels and surface discontinuity).