دانلود پروژه مقاله جوشكاری اصطكاكی چرخشی آلیاژ ‌ در word

توضیحات

  مقاله جوشكاری اصطكاكی چرخشی آلیاژ ‌ در word دارای 12 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله جوشكاری اصطكاكی چرخشی آلیاژ ‌ در word  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله جوشكاری اصطكاكی چرخشی آلیاژ ‌ در word،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله جوشكاری اصطكاكی چرخشی آلیاژ ‌ در word :

جوشكاری اصطكاكی چرخشی آلیاژ

-جوشكاری اصطكاكی چرخشی آلیاژ A16092/17.5Sicp/T-6mmc’s
3-1-دور نما
جوشكاری اصطكاكی چرخشی (FSW) یك روش نسبتاً نوین جوشكاری و اتصال قطعات است كه در ابتدا توسط موسسه ی جوشكاری كمبریج انگلستان ابداع شد و توسعه یافت. از سال 1993 این روش توسط بسیاری از محققین تدریس شده است. هر چند، این روش را می توان به عبارتی به عنوان تركیبی از

اكستروژن و آهنگری فلزات در دمای بالا تعریف كرد. این فرآیند به عنوان فرآیندی با حالت جامد فرض میشود و نیازی به محافظت گازی و فلز جوش ندارد.
شكل 2 به صورت شماتیك بیانگر پروسه ی جوش اصطكاكی چرخشی است. در این روش جوشكاری از یك ابزار میله ای شكل چرخنده و مصرف نشدنی

استفاده میشود كه به آرامی در خط پیوند و قطعه فرو میرود. این نفوذ تا جایی ادامه دارد كه شانه ی ابزار میله ای در تماس نزدیك با قطعه كار قرار می گیرد. با چرخش و حركت ابزار میله ای به جلو در طول خط اتصال، مواد موجود در خط اتصال شروع به گرم شدن میكنند كه باعث سیلان یافتن ماده حول ابزار چرخنده میشود و با حركت ابزار به جلو، ماده ی سیلان یافته شروع به محكم مثل میكند.

این منبع حرارتی عمدتاً به دلیل اصطكاك و تغییر شكل محلی ایجاد شده حین نگاه داشتن شانه ی ابزار میله ای در تماس نزدیك با قطعه كار ایجاد شده است. قطعه كارها باید به شكلی ایمن به یك سطح اتكای پشتیبان مقید شده باشند تا از حركت آنها تا جابجایی شان در سطح اتصال دو قطعه جلوگیری شود. نكته ی قابل توجه درباره ی این روش جوشكاری این است كه دمایی كه فرآیند در آن رخ میدهد پایین تر از دمای ذوب فلزات قطعه كار است كه همین موضوع باعث

كاهش ناهنجاری های ناشی از انجماد شده و از واكنش های شیمیایی نا مطلوب جلوگیری میكند. هر چند، این روش مانند دیگر روش های جوشكاری مزیت ها و محدودیت هایی دارد كه در این جا به صورت خلاصه و كوتاه به برخی از آنها اشاره خواهد شد.

شكل 2- نمایش شماتیك فرآیند جوش اصطكاكی چرخشی
3-2-شیوه های آزمایشگاهی
موردی را در نظر بگیرید كه در آن ابزار میله ای مورد استفاده برای این تحقیق عملی طراحی شده بود به طوری كه برای ورق های با ضخامت 0125 اینچ مناسب باشد و طول این ابزار می تواند برای ضخامت های متفاوت ورق ها به طور دستی تنظیم شود. همانگونه كه در شكل 3 نشان داده شده است، ابزار دارای شانه ی با قطر 0475 اینچ بوده است و روی بخش میله ای رزوه های چپ گرد شیب دار یكپارچه ی 10-24 وجود دارد. برای رسیدن به طول بهینه ای برای ابزار میله ای از شبیه سازی كامپیوتری استفاده شد. این طول بهینه، معادل 0120 اینچ اندازه گیری شد كه برای بدست آوردن یك جوش بهینه با نفوذ كامل در نظر گرفته شد. این ابزار میله ای به صورت مستقل توسط رابرت كارتر، معاون مامور تحقیق، طراحی شده و هیچ اطلاعات خصوصی (دارای مالك شخصی) را شامل نمیشود.
شكل 3- جوش اصطكاكی چرخشی در عمل و طراحی هندسی ابزار میله ای

با توجه به طبیعت سایشی بسیار بالای این نوع خاص ام ام سی، پوشش بسیار زیاد ابزار میله ای برای محافظت از آن در نظر گرفته شده بود. به همین دلیل، دو ردیف ابزار میله ای با هندسه ی یكسان ولی با پوشش با مقاومت های متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. هر دوی این سری ها از فولاد ابزار H-13 ساخته شده بودند كه با عملیات حرارتی به درجه ی سختی 53-55 در مقیاس اندازه گیری سختی راكول (HRC) رسیده بودند.

یك سری از این ابزار با پوششی از B4C پوشانیده شده بود تا به سختی سطحی ای به میزان 93-95HRC برسد. سری دیگر ابزار بدون پوشش باقی ماند. دلیل انتخاب B4C به عنوان پوشش، پتانسیل بالای مقاومت پوششی، نرمی فوق العاده و مقاومت خوب به خوردگی و واكنش های شیمیایی مربوط به این نوع

پوشش است. این پوشش به كمك یك فرآیند ارزان قیمت و در دمای پایین روی یك سری از ابزار قرار داده شد. شكل 4 نشان دهنده ی مقایسه ای است بین مواد متفاوت مورد نظر برای استفاده به عنوان پوشش در این تحقیق از نظر سختی. یكی از عوامل انتخاب B4C به عنوان پوشش در آزمایش های ابتدایی،

فاكتور هزینه ی پایین آن بود. همانطور كه در شكل 3 نشان داده شده است، جوش اصطكاكی چرخشی به كمك ماشین فرز كاری افقی پنج محوری كنترل عددی به وسیله ی كامپیوتر كرنی اندتركر (Kearney & Trecker) كه برای همین فرآیند بهبود یافته بود انجام میشد. بعد از جوشكاری قطعات تحت آزمایش اشعه ی ایكس و آزمایش نفوذ قرار گرفتند. پس از این آزمایشات،‌این قطعات ماشین كاری شده و به قطعاتی برای آزمایش كشش و نمونه هایی برای تحلیل زیر ساختار تقسیم شدند.

این نمونه ها در شرایط جوشكاری و شرایط تحت عملیات حرارتی T6، تحت ‌آزمایش كشش قرار می گرفتند. مشخصات شرایط T6 توسط تولید كننده توصیه میشد و شامل عملیات حرارتی در 1030F برای مدت 3 ساعت و سرد كردن توسط آب بود. سپس در 325F، به مدت 8 ساعت تحت سخت گردانی طولانی مدت قرار می گرفت و با كمك هوا سرد میشد.

شكل 4-مقایسه ی سختی مواد مورد نظر به عنوان پوشش ابزار
MMC مورد استفاده در این تحقیق آلیاژ 6092 آلومینیوم بود كه 175 درصد Sic به صورت ذرات به شكل همگن در شبكه ی آن پخش شده بود. این ماده توسط شركت كامپوزیت های آلومینیومی DWA واقع در شهر چتس ورس در ایالت كالیفورنیا، به شكل صفحاتی با ابعاد 0125×12×6 اینچ با شرایط عملیات حرارتی T6 قبل از جوشكاری، تامین شده بودند. جدول 1 تركیبات شیمیایی آلیاژ 6092 آلومینیوم را نشان میدهد و جدول 2 بیانگر برخی از ویژگی های فیزیكی و مكانیكی تامین شده توسط تهیه كننده ی ماده یعنی شركت كامپوزیت های آلومینیوم DWA است.

جدول1- تركیبات شیمیایی آلیاژ 6092 آلومینیوم به عنوان یك ماده ی شبكه ای
جدول2- ویژگی های محصول آلیاژ 6092 آلومینیوم، تقویت شده با 175 درصد ذرات SiC
جدول 3 پارامترهای جوش اصطكاكی چرخشی (FSW) را نشان میدهد. در این جدول توضیحاتی برای این پارامترها ارائه شده كه از طریق آزمایش و تجربه برای مقابله با تسلیم در برابر جوش صوتی در این تحقیق به دست آمده اند. این پارامترها به عنوان راهنماهایی برای جوش اصطكاكی چرخشی mmc ها مورد استفاده قرار می گیرند. ذكر این نكته ضروری است كه این پارامترها برای تحقیق دوباره ی انجام پذیری و عملی بودن این فرآیند انتخاب شده بودند و به حالت بهینه در نیامده بودند.

فرسایش ابزار با اندازه گیری ابعاد قبل و بعد از هر جوش كنترل میشد. ابزار بدون پوشش در ابتدای تحقیق برای دستیابی به پارامترهای جوشكاری قابل قبول مورد استفاده قرار می گرفتند و به منظور دستیابی به اطلاعات به دست آمده از یك سری منتخب پارامترها، استفاده می شدند. ابزار پوشش داده شده به كمك B4C در بخش پایانی این تحقیق برای دستیابی به اطلاعات درباره ی پارامترهای منتخب در این حالت استفاده شدند.
جدول3- پارامترهای تجربی به دست آمده برای فرآیند FSW مربوط به MMC ها.
3-3-نتایج

3-3-1-تحلیل ریز ساختار
هیچ اثری از ترك در نمای مقطعی عرضی جوش كه با كمك ریز بینی 400 برابر توری به دست آمده، مشاهده نشد. با این حال بازرسی دیداری نشان داد كه قسمت بالایی جوشها به كلی زبر بودند. در مقایسه با آلیاژهای یكپارچه، قسمت تاج (قسمت بالایی) یك جوش اصطكاكی چرخشی معمول آلیاژ آلومینیومی ظاهری كاملاً صیقلی دارد. تقریباً تمام جوش هایی كه با مواد mmc انجام شدند، در قسمت تاج جوش ظاهری یكپارچه ایجاد كردند كه یادآور حالتی است كه یك شغل انتظار دارد برای یك سطح سیمانی معمول مشاهده كند. این ظاهر زبر به دلیل نچسبیدن ذرات Al, SiC در سطح جوش در مجاورت شانه ی ابزار رخ

میدهد. این امر كه ناهنجاری به طور نسبی با استفاده از ابزار پوشش یافته با B4C كه سختی بیشتر و نرمی (چربی پذیری) كمتری داشته و به ماده امكان اتصال راحت تری میدهند، كاهش می یابد، روشن شده بود. با این حال پس از انتها چند اینچ جوشكاری، ذرات SiC شروع به پاك كردن B4C از لبه ی خارجی شانه ی ابزار میكنند. در نتیج به محض ساییده شدن پوشش، زبری دوباره ظاهر میشود. البته آن طور كه به نظر می آید این زبری ایجاد شده تنها یك ناهنجاری سطحی بوده و تاثیری روی ویژگی های كششی نمونه ندارد. شكل 5 یك نمای مقطع عرضی را برای یك اتصال FSW نشان میدهد كه به كمك ابزار میله ای بدون پوشش ایجاد شده است.

شكل5-نمای مقطع عرضی یك اتصال FSW برای mmc ها (بزرگنمایی 10 برابر)
نكته ی قابل توجه در بررسی قسمت ریشه ی بعضی از جوش های mmc ها این است كه برخی از نمونه ها پس از جوشكاری به سطح اتكای پشتیبان متصل شده بودند. این پدیده زمانی رخ می داد كه ماده ای كه مستقیماً زیر ابزار میله ای و در نزدیكی سطح اتكای پشتیبان قرار داشت به دلیل حرارت و فشار بسیار زیاد ناشی از فرآیند جوشكاری در این منطقه، به سطح اتكای پشتیبان جوش شده، اتصال می یافت. مشاهدات انجام شده روی حفره های درونی در قسمت ریشه ای جوش، نشان دهنده ی مكان هایی بودند كه ماده به سطح اتكای پشتیبان اتصال می یافت. این اتصال پس از برداشتن قطعه كار ایجاد میشد. چنین حفره های كوچكی به كمك تكنیكی معمول شناسایی شدند. این حفره ها به عنوان نقص هایی كه تاثیر بسزایی بر ویژگی های مكانیكی جوش ندارند شناخته شدند. شكل 6 یك ریز ساختار بسیار جالب را در مرز ناحیه ی پیوند با بزرگنمایی 400 برابر نشان میدهد. این طور كه به نظر میرسد، ذرات SiC حین حركت به سمت مركز ناحیه ی پیوند (HAZ) توسط ابزار میله ای شكسته میشدند و به قطعات كوچكتر تبدیل میشدند.
نیز كمبود تمركز ذرات با حجم زیاد در لبه های ناحیه ی پیوند مشاهده شده است.
شكل6-تغییرات در اندازه ذرات SiC و توزیع آنها در مرز لبه ی منطقه ای پیوند
3-3-2-اندازه گیری مقاومت كششی
به منظور رسیدن به بازدهی اتصال این جوش های mmc، مقاومت كششی محاسبه شده و بازدهی اتصال به شكل زیر اندازه گیری شد. با استفاده از ابزار بدون پوشش، مقدار اندازه گیری شده برای مقاومت كششی میانگین نهایی (UTS) در دمای اتاق، 444ksi بوده است. این مقدار در شرایط جوشكاری اندازه گیری شده بود. مقدار مقاومت كششی 547bi پس از عملیات حرارتی و سختی گردانی طولانی مدت در شرایط T6 اندازه گیری شد.
مقدار UTS میانگین برای جوش های انجام شده با ابزار پوشیده شده با B4C در شرایط جوشكاری 433 ksi و در شرایط مورد عملیات حرارتی قرار گرفته ی 619ksi, T6 اندازه گیری شده بود. جدول 4 و جدول 5 اطلاعات و داده های كششی برای فرآیند جوشكاری اصطكاكی چرخشی پانل های mmc را نشان میدهند كه به ترتیب به كمك ابزار میله ای بدون پوشش و دارای پوشش به دست آمده اند. برای تعیین بازدهی اتصال، مقاومت كششی نهایی ماده ی اصلی به صورت تجربی برابر با 60 ksi در نظر گرفته شد. این نكته در نظر گرفته شده بود كه این مقدار 10 درصد كمتر از مقدار مقاومت كششی نهایی موجود در مقالات بوده است. با مقدار تجربی 60ksi، بازدهی اتصال برابر با 61 تا 72 درصد در شرایط جوشكاری و 92 تا 100 درصد بعد از انجام عملیات حرارتی بود. در حالت كلی پوشاندن ابزار میله ای به نظر اثری در بازدهی اتصال ندارد. تحقیق در این مورد با بررسی ابزار میله ای با پوشش و فاقد پوشش و بررسی تاثیر آن ها بر بازدهی اتصال صورت گرفته بود.
جدول4- نتایج مربوط به مقاومت اتصال mmc با استفاده از ابزار میله ای بدون پوشش
جدول5- نتایج مربوط به مقاومت اتصال mmc با استفاده از ابزار میله ای پوشیده شده با B4C

3-3-3-اندازه گیری سختی
همانطور كه در شكل 7 نشان داده شده است، اندازه گیری سختی در قسمت تاج منطقه ی جوش صورت می گیرفته است. این جوش ها به كمك ابزار میله ای پوشش یافته به كمك B4C صورت گرفتند. از اندازه گیری سختی این طور نتیجه گرفته شده بود كه مقاومت تسلیم و كششی در منطقه ی پیوند با زیاد گرم كردن ناشی از جوشكاری اصطكاكی چرخشی، كاهش می یابند. در حالت كلی و در مقایسه با ابزار میله ای بدون پوشش، این طور به نظر می آید كه پوشش ایجاد كردن برای ابزار میله ای تاثیری در سختی منطقه ی پیوند ندارد. گر چه برای بسیاری از فرآیندهای اتصالی نیاز به انرژی گرمایی مشهود است، این نكته به سادگی آشكار میشود كه هر گونه انرژی گرمایی بیش از اندازه ی ورودی نا مطلوب است. این امر برای جوشكاری اصطكاكی چرخشی كه در این تحقیق مورد بررسی است نیز صادق است.

3-3-4-ساییدگی ابزار میله ای

این طور به نظر میرسد كه بیشترین ساییدگی در ابزار میله ای در لبه ی بیرونی شانه ی ابزار و روی قطر اصلی رزوه ی آن صورت می گیرد. به طور میانگین به ازای هر گام خطی جوش، 00005 اینچ از ماده ساییده میشده و قطر میله به اندازه ی 0010 اینچ به ازای هر فوت از جوش كاهش می یافته است. این ساییدگی برای جوشكاری طول 5 فوت یا كمتر بدون تنظیم دستی طول ابزار قابل كنترل بود. به عبارت دیگر، برای هر 5 فوت از جوش ها، باید مقداری برابر با طول ابزار میله ای از ارتفاع جوشكاری كاسته شده و به صورت دستی برای مرحله ی بعدی جوشكاری تنظیم شود.

برای دریافت اینجا کلیک کنید