ارزیابی تجربی و عددی اثر عمق شیار بر رفتار ریزساختاری و مکانیکی در ترمیم ترک آلیاژ آلومینیوم 7075 با استفاده از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

در این پژوهش، از فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای ترمیم ترک‌ها و شیارهای مصنوعی در آلیاژ آلومینیوم 7075 استفاده شد. نمونه‌هایی با عمق شیارهای متفاوت (0٫5، 1، 1٫5 و 2 میلی‌متر) تهیه و تحت آزمایش‌های تجربی، متالوگرافی، تست کشش و شبیه‌سازی عددی با نرم‌افزار abaqus مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی قادر به ترمیم کامل ترک‌ها بدون ایجاد تخلخل یا نقص سطحی است. بررسی ریزساختار ناحیه همزده نشان داد که تبلور مجدد دینامیکی منجر به تشکیل ساختار ریزدانه و همگن شده و در نتیجه موجب افزایش سختی و استحکام کششی گردیده است. نمونه با شیار 1 میلی‌متر، به‌عنوان بهترین حالت، بیشترین سختی (حدود 109 ویکرز) و استحکام کششی را نسبت به سایر نمونه‌ها نشان داد. در مقابل، در نمونه‌های 0٫5 و 2 میلی‌متر به‌دلیل شرایط حرارتی نامناسب و جریان غیریکنواخت ماده، تخلخل‌هایی ایجاد و افت استحکام مشاهده شد. نتایج شبیه‌سازی و آزمون‌های تجربی کاملاً با یکدیگر هم‌خوانی داشتند و نشان دادند که عمق شیار 1 میلی‌متر شرایط بهینه برای ترمیم ترک‌ها در آلیاژ آلومینیوم 7075 به‌شمار می‌رود.

experimental and numerical evaluation of groove depth effect on microstructural and mechanical behavior in repairing 7075 aluminum alloy by friction stir welding

in this study, the friction stir welding process was employed to repair artificial cracks and grooves in 7075 aluminum alloy. samples with different groove depths (0.5, 1, 1.5, and 2 mm) were prepared and evaluated through experimental tests, metallographic analysis, tensile testing, and numerical simulation using abaqus software. the results showed that the friction stir welding successfully repaired the defects without creating voids or surface irregularities. microstructural observations in the stir zone revealed that dynamic recrystallization led to the formation of fine and homogeneous grains, resulting in improved hardness and tensile strength. the specimen with a 1 mm groove depth exhibited the best mechanical performance, with a maximum hardness of approximately 109 hv and the highest tensile strength among all samples. conversely, samples with 0.5 and 2 mm groove depths showed void formation and reduced strength due to insufficient or excessive heat input and uneven material flow. both experimental and simulation results confirmed that a groove depth of 1 mm provides optimal conditions for defect repair in 7075 aluminum alloy.