بهينه‌سازي پارامترهاي فرايند اكستروژن اصطكاكي اغتشاشي آلياژ آلومينيوم AA6063 با روش تاگوچي

Optimization of friction stir extrusion processing parameters for AA6063 aluminum alloy using Taguchi method

در تحقيق حاضر از فرايند اكستروژن اصطكاكي اغتشاشي به عنوان يك روش جديد جهت ساخت سيم از آلياژ آلومينيوم AA6063 استفاده شده است. جهت بهينه‌سازي پارامترهاي فرايند از روش طراحي آزمايش تاگوچي و آرايه استاندارد L9 استفاده گرديد. پارامترهاي مهم فرايند از جمله سرعت دوراني، نيروي اعمالي، هندسه پيشاني ابزار و قطر روزنه سنبه به عنوان متغيرهاي ورودي و معيارهاي اندازه متوسط دانه و سختي به عنوان شاخص كيفيت در نظر گرفته شدند. آزمايش‌هاي كشش و ميكروسختي سنجي و همچنين بررسي‌هاي ريزساختاري توسط ميكروسكوپ نوري جهت ارزيابي خواص سيم توليد شده از فرايند، مورد استفاده قرار گرفتند. در بررسي نتايج، سرعت دوراني با بيش از 63 درصد مشاركت موثرترين پارامتر و پس از آن نيروي اعمالي با درصد مشاركتي قابل توجه به عنوان دومين پارامتر موثر مشخص شد. پارامترهاي هندسه پيشاني ابزار و قطر روزنه تاثير قابل ملاحظه‌اي بر خواص مكانيكي نمونه‌ها نداشته و به صورت پارامترهاي فرعي فرايند معرفي شدند. با بررسي نمونه‌ها مشخص شد كه با تنظيم صحيح پارامترهاي فرايند مي‌توان سيم سالم با اندازه دانه‌اي تا 23 بار ريز‌تر نسبت به فلز پايه توليد كرد كه موجبات افزايش استحكام كششي به ميزان 14 درصد را نيز به دنبال دارد.

In the present research, the friction stir extrusion process as a novel method for wire fabrication from AA6063 aluminum alloy was utilized. For optimization of the process parameters, the L9 standard array of Taguchi design of experiment method was used. The important process parameters include: rotational speed, force, tool face geometry and the die hole size as input variables and grain size and hardness as quality criteria was considered. The tensile test, micro hardness and metallography investigation for studding wire mechanical properties were used. The rotational speed parameter with over 63 percent and after that the force with significant contribution percentage as second parameter was determined. The tool face and the hole size do not have sizeable effect on the mechanical properties and they were introduced as minor process parameters. By investigation of samples, it was determined that with correct setup of process parameters, defect-free wire with grain size over 23 times less than the base metal could be produced. It can increase the ultimate tensile strength of 14 percent against of the base metal.