مجله علمی-پژوهشی علوم و فناوری جوشکاری ایران

به منظور بررسی تاثیر پارامترهای سرعت چرخشی و زاویه ابزار بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال آلیاژ AZ91 منیزیم به تیتانیوم خالص تجاری،  ورق هایی در ابعاد 4×26×100 میلیمتر آماده سازی شدند. پارامترهای متغیر در این مطالعه سرعت چرخشی (800، 1200 و 2500 دور بر دقیقه) و زاویه ابزار (5/0، 1 و 3 درجه) تعیین شده و سرعت پیشروی ثابت و برابر 32 میلیمتر بر دقیقه در نظر گرفته شد. پس از اجرای جوشکاری نمونه‌ها جهت انجام بررسی‌های ریزساختاری و خواص مکانیکی (سختی و کشش) بر طبق استاندارد مربوطه آماده سازی شدند. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که ساختار ناحیه جوش CP-Ti/AZ91 شامل دانه‌های کشیده آلفا بوده و ریزساختار منطقه اختلاط یافته در سمت آلیاژ منیزیم شامل دانه‌های هم محور α - منیزیم همراه با ترکیبات بین فلزی Mg17Al12 در زمینه می‌باشد. نتایج حاصل از آزمون کشش نشان داد که بیشترین مقدار استحکام کششی (160 مگاپاسکال) مربوط به سرعت چرخشی 2500 دور بر دقیقه و زاویه پین 1 درجه می‌باشد. همچنین مشخص شد که سرعت چرخشی 800 دور بر دقیقه همراه با سرعت پیشروی 32 میلیمتر بر دقیقه جهت جوشکاری نمونه‌های AZ91 به تیتانیوم خالص تجاری مناسب نبوده بطوری‌که این نمونه‌ها در حین فرایند آماده‌سازی دچار شکست شدند. از طرفی مشاهده شد که افزایش زاویه ابزار نسبت به قطعه کار در ابتدا منجر به افزایش استحکام قطعه از 141 مگاپاسکال به 160 مگاپاسکال شده و سپس تا 132 مگاپاسکال کاهش می‌یابد. از طرف دیگر نتایج حاصل از آزمون سختی سنجی ویکرز نشان داد که عدد سختی منطقه جوش به طور میانگین برابر 173 ویکرز بوده  و از سختی آلیاژ AZ91 (61 ویکرز) بیشتر و به سختی آلیاژ تیتانیوم (167 ویکرز) نزدیک می‌باشد.

در این پژوهش اثر پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW) بر خصوصیات اتصال غیرهمجنس آلیاژهای آلومینیوم 5083 و فولاد زنگ‌نزن آستنیتی L316، به ضخامت 4 میلی‌متر بررسی شده است. سرعت پیشروی ابزار در محدوده 16 تا 25 میلی‌متر بر دقیقه و سرعت چرخش ابزار برابر با سرعت ثابت 250 دور بر دقیقه در نظر گرفته شد. جهت بررسی‌‌ ریزساختار مناطق مختلف جوش، میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی و جهت بررسی خواص مکانیکی، آزمون‌‌های سختی و کشش انجام‌شد. نتایج، تشکیل یک منطقه کامپوزیتی متشکل از ذرات تقویت‌کننده فولادی در زمینه ریزدانه آلومینیوم در منطقه اغتشاشی را نشان‌داد. در فصل مشترک فولاد و آلیاژ آلومینیوم، یک‌لایه ترکیب بین فلزی ناپیوسته به ضخامت حدود 2 میکرومتر مشاهده شد؛ همچنین با انتخاب سرعت چرخش 250 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 16 میلی‌متر بر دقیقه، استحکام کششی برابر با 298 مگاپاسکال و انعطاف 26 درصد (93 درصد استحکام کششی و 50 درصد انعطاف‌پذیری آلیاژ آلومینیوم) به دست آمد.

در این پژوهش، تأثیر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد آستنیتی Fe-24Ni-4Cr مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور ورق با ضخامت 1 میلی‌متر  با سرعت پیشروی 100 میلی‌متر بر دقیقه و سرعت چرخش ابزار 450 دور بر دقیقه  با ابزاری از جنس WC-5%Co  تحت جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفت. تحلیل‌های پراش الکترون های برگشتی (EBSD) نشان داد که این فرایند موجب کاهش اندازه دانه و افزایش مرزهای بزرگ زاویه در ناحیه همزده شده است که به دلیل وقوع تبلور مجدد دینامیکی طی فرایند جوشکاری می‌باشد. نقشه‌های فازی نشان دادند که درصد فاز BCC در ناحیه همزده نسبت به فلزپایه افزایش یافته و با توجه به نرخ کرنش بالا و حضور عناصر پایدارکننده، این فاز عمدتاً مارتنزیت حاصل از استحاله تحت کرنش است. بررسی خواص مکانیکی نشان داد که استحکام کششی ناحیه همزده (450 مگاپاسکال) نسبت به فلزپایه (350 مگاپاسکال) به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است. همچنین، تنش تسلیم ناحیه همزده (388 مگاپاسکال) نسبت به فلزپایه (145 مگاپاسکال) بهبود چشمگیری داشته که این امر را می‌توان به کاهش اندازه دانه، افزایش مرزهای بزرگ زاویه، افزایش چگالی نابجایی و تشکیل مارتنزیت نسبت داد. با این حال، انعطاف‌پذیری ناحیه همزده کاهش یافت که ناشی از افزایش تمرکز تنش و چگالی نابجایی در این ناحیه است. این نتایج نشان می‌دهد که جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی می‌تواند یک روش مؤثر برای بهبود استحکام و سختی فولادهای آستنیتی باشد، اما نیازمند کنترل شرایط فرایندی جهت جلوگیری از کاهش چقرمگی و انعطاف‌پذیری است.