مطالعه تجربی فرایند جوشکاری نقطه‌ای ورق آلومینیوم غیرآلیاژی به روش اصطکاکی اغتشاشی با شانه ثابت

در فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی از یک ابزار غیرمصرفی دوار که شامل پین و شانه است، استفاده می شود. اصطکاک بین ابزار و قطعه کار باعث ایجاد اغتشاش، تغییر شکل پلاستیکی و در نتیجه اتصال قطعات می‌شود. مشکل این نوع جوشکاری باقی‌ماندن اثر ابزار روی قطعه کار است که علاوه بر مخدوش کردن ظاهر قطعه، منجر به نازک شدن ورق بالایی می شود. در این پژوهش به‌منظور کاهش این اثر، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای با شانه ثابت برای اتصال ورق‌هایی از جنس آلومینیوم غیرآلیاژی انجام شد. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر عمق نفوذ با دو سطح 3 و 3.5 میلی متر، سرعت دورانی با دو سطح 1000 و 2000 دور بر دقیقه و قطر شانه با دو سطح 20 و 24 میلی متر، بر میکروسختی، استحکام شکست، ریزساختار و کیفیت ظاهری اتصال به‌دست‌آمده می باشد. سرعت پیشروی و زمان نگهداری ثابت و به‌ترتیب 20 میلی متر بر دقیقه و 10 ثانیه در نظر گرفته شد. بهینه یابی در سه حالت براساس بیشترین نیروی شکست، بیشترین سختی و ترکیبی از بیشترین نیروی شکست و سختی انجام شد. در حالت اول، بیشترین نیروی شکست معادل 1389.51 نیوتن با سرعت دورانی 2000 دور بر دقیقه، عمق نفوذ 3 میلی متر و قطر شانه 24 میلی متر به‌دست آمد. در حالت دوم بیشترین سختی به میزان میانگین 91.33 ویکرز با سرعت دورانی 1000 دور در دقیقه، عمق نفوذ 3.5 میلی متر و قطر شانه 20 میلی‌متر به‌دست آمد. در حالت سوم بیشترین نیروی شکست و بیشترین میانگین سختی به‌ترتیب 1389.51 نیوتن و 85.66 ویکرز به‌دست آمد.

experimental study of friction stir spot welding of a non-alloyed aluminium sheet with stationary shoulder

in friction stir welding process, a non-consumable rotary tool is used which consists of a pin and a shoulder. the tool/workpiece friction results in stirring, plastic deformation, and joining. it is the shoulder penetration which leads to thinning of the upper sheet and remaining of a hole. in this study, a stationary shoulder was used to investigate the spot welding of a non-alloyed aluminium sheet to address the mentioned drawback. the aim was to investigate the effects of tool rotational speed with two levels of 1000 and 2000 rpm, tool shoulder diameter with two levels of 20 and 24 mm, and plunge depth with two levels of 3 and 3.5 mm on the microhardness, strength, and microstructure of the welded samples. feed rate and dwell time were constantly set to 20 mm/s and 10s, respectively. optimization was carried out in three modes including maximum strength, maximum hardness, and a combination of the maximum strength and hardness. in the first mode, the maximum strength was 1389.51 n in the specimen welded with a tool rotational speed of 2000 rpm, plunge depth of 3 mm, and tool shoulder diameter of 24 mm. in the second mode, the highest micro-hardness value was 91.33 hv in the specimen that was welded with a tool rotational speed of 1000 rpm, plunge depth of 3.5 mm, and tool shoulder diameter of 20 mm. finally, in the third mode, the combination of the highest strength and micro-hardness values were 1389.51 n and 85.66 hv, respectively.