بهبود خواص مكانيكي اتصال آلياژ آلومينيوم 6061 ايجادشده به وسيله روش جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي با افزايش شدت سرمايش و اعمال ارتعاش

Modification of Mechanical Properties of Al6061 Aluminum Alloy Joint Formed Using Friction Stir Welding by Increasing the Cooling Rate and Application of Vibration

آلومينيم 6061 در صنعت كاربرد فراواني دارد، بنابراين جوشكاري آن با روش هاي مطمئن اهميت بالايي دارد. در جوشكاري ذوبي اين نوع آلياژها عيوبي از جمله ترك، حفره و جدايش عناصر آلياژي اتفاق مي افتد كه لزوم استفاده از فرآيندهاي حالت جامد مثل روش جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي را فراهم مي آورد. علي رغم مزاياي فراوان روش جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي، تلاش هايي به منظور بهبود ريزساختار و خواص مكانيكي اتصالات حاصله انجام شده است. در اين پژوهش، به بررسي تاثير افزايش شدت سرمايش توسط آبگرد و همچنين بررسي تاثير ارتعاش بر ريزساختار و خواص مكانيكي جوش اصطكاكي اغتشاشي آلياژ آلومينيم 6061 پرداخته مي شود. همچنين تاثير همزمان آبگرد و ارتعاش بر خواص مكانيكي اتصالات مورد ارزيابي قرار مي گيرد. نتايج نشان داد كه ارتعاش با اعمال كرنش بيشتر روي قطعات و آبگرد به دليل افزايش نرخ سردشدن باعث كاهش اندازه دانه در منطقه اغتشاش مي شوند. بررسي ها نشان داد كه در اثر افزايش شدت سرمايش در حضور آبگرد، از انحلال رسوبات Mg2Si به طور موثري جلوگيري مي شود. نتايج حاصل از آزمون كشش قطعات جوشكاري شده نشان داد كه با اعمال ارتعاش و خنك كننده به دليل ريزشدن دانه ها استحكام اتصالات افزايش مي يابد و همچنين به هنگام اعمال همزمان ارتعاش و سردكننده، به دليل ريزدانه سازي موثرتر و حضور ذرات رسوب Mg2Si، استحكام افزايش چشمگيري پيدا مي كند. از طرف ديگر با ريزشدن دانه ها، مرز دانه افزايش پيدا كرده و بدين صورت رشد ترك كمتر شده و اين موجب افزايش درصد ازدياد طول قطعات مي شود.

Al6061 alloy is widely used in the industry; so, its welding with reliable methods is of great importance. In the fusion welding of these alloys, imperfections such as cracks, cavities, and segregations of alloy element may occur that necessitates the application of solid state welding processes such as friction stir welding method. In spite of the many advantages of the friction stir welding, several attempts have been made to improve the properties of the resulting joints. In this study, the effect of increasing the cooling rate and the effect of vibration during the process on the microstructure and mechanical properties of Al6061 welds are investigated. Also, the simultaneous effect of water circuling and vibration on the mechanical properties of the joints is evaluated The results showed that vibration due to increasing the strain and water circuling due to increasing the cooling rate reduced the grains size in the stir zone. Investigations revealed that cooling rate increment decreased the dissolution of Mg2Si precipitates significantly. The results of the tensile test showed that the strength of the joints increased due to the grain refinement as vibration was applied or when cooling rate increased. Also, when the vibration and coolant were applied simultaneously, the strength increased dramatically due to significant grain refinement and presence of Mg2Si precipitates. On the other hand, with grain refinement, the volume fraction of grain boundaries increases and, thus, the growth of the cracks decreases and correspondingly elongation enhances.