اثر افزودن ذرات ZrO2 بر خواص مکانیکی جوش اصطکاکی اغتشاشی متداول و مستغرق در آلیاژ آلومینیوم AA6061–T4

جوشکاری ذوبی آلیاژ 6061 آلومینیوم همراه با مشکل ترک گرم در ناحیه جوش می باشد. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی که روش جوشکاری در حالت جامد است و با حرکت یکپین در حال چرخش در فصل مشترک دو قطعه انجام می شود این مشکل را رفع می کند. اما گرمای حاصل از جوشکاری می تواند موجب حذف رسوبات و رشد دانه ها شود که در نتیجه منجر به کاهش استحکام در ناحیه متاثر از حرارت می شود. استحکام مکانیکی در این حالت حدود 40%-70 فلز پایه گزارش شده و مناطق شکست عموما در منطقه دکمه جوش یا منطقه متاثر از حرارت به دلیل رشد دانه ها یا حل شدن ذرات رسوب سختی گزارش شده است. در تحقیق حاضر، با ایده گرفتن از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی جهت ساخت کامپوزیت سطحی، سعی شده است تا ذرات ZrO2 همزمان با جوش اصطکاکی اغتشاشی در جوش وارد شود. تاثیر ورود ذرات بر استحکام جوشاز این جهت است که به دلیل بالا رفتن سختی در منطقه جوش، تنش برشی مورد نیاز جهت چرخش مواد افزایش یافته که خود منجر به گسترش منطقه ترمومکانیکی به درون منطقه متاثر از حرارت می شود. در ابتدا با کاربرد آرایه تاگوچی L9 پارامترهای مناسب جوش از جهت نوع ابزار، سرعت چرخش، سرعت پیشروی و زاویه ابزار به دست آمد. سپس در حالت بهینه اثر اضافه شدن ذرات ZrO2 با درصدهای مختلف در منطقه جوش از نظر استحکام و سختی بررسی شد. نتایج آزمون کشش نشان داد با اضافه شدن ذرات، استحکام جوش حدود 10 % افزایش می یابد. با توجه به اینکه اکثر جوش ها همراه با ذرات از منطقه متاثر از حرارت در سمت پیشرو می شکست لذا مجددا برای تقویت این منطقه، جوشی همراه با ذرات در این منطقه انجام شد؛ بطوری که منطقه متاثر از حرارت سمت پیشرو جوش دوم در سمت دکمه جوش قبلی که با ذرات تقویت شده بود بیفتد. نتایج نشان داد این کار استحکام را کاهش و نرمی را افزایش می دهد. همچنین اثر سرمایش با آب با و بدون ذرات نیز بررسی شد. سرمایش با آب استحکام را حدود 20 % افزایشداد و با کاربرد همزمان پودر نیز نرمی بالایی حاصل شد.

کلیدواژه ها:

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ، کامپوزیت ذرهای ، پراکندن ZrO2 آلومینیوم 6061