ارزيابي استفاده از ابزار دوكي شكل شناور براي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي دوطرفه آلومينيم

Assessment of using the floating bobbin tool for double sided friction stir welding of aluminium

جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي، جايگزين مناسب روش جوشكاري با قوس – الكترود فلزي با گاز محافظ براي اتصال آلياژهاي آلومينيم در صنايع هوافضا و كشتي سازي است. اخيرا تكنيك جديدي از جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي با عنوان جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي با ابزار دوكي شكل شناور معرفي شده است كه اجراي اين فرآيند را با نيروي عمودي تقريبا صفر ممكن مي‌سازد. از ديگر مزاياي اين تكنيك، مي‌توان به جوشكاري دو طرفه همزمان و تقارن ناحيه اغتشاش در امتداد ضخامت اشاره كرد. تمركز اصلي اين مقاله بر استفاده از تكنولوژي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي دوطرفه با ابزار دوكي شكل شناور براي اتصال آلومينيم خالص تجاري است. ابزار مورد استفاده در اين فرآيند از جنس فولاد گرم كار با سختي HRC 52 است كه داراي دو شانه و يك پين استوانه‌اي رزوه‌دار است. پس از اجراي فرآيند جوشكاري، به منظور ارزيابي كيفيت اتصال آزمون‌هاي غيرمخرب بازرسي چشمي و راديوگرافي و همچنين آزمون‌هاي مخرب كشش، خمش، سختي سنجي و متالوگرافي بر روي نمونه جوشكاري شده انجام شد. آزمون‌هاي غيرمخرب بي عيب بودن نمونه جوشكاري شده با پارامترهاي بهينه را تاييد كردند. نتايج آزمون كشش نشان داد كه راندمان اتصال بسيار چشمگير و در حدود 80 % بدست آمده است. علاوه بر استحكام كششي مطلوب، كرنش شكست نمونه جوشكاري شده در مقايسه با كرنش شكست فلز پايه رشد 80 % داشته است. لذا، توسعه و بهره‌برداري از اين روش امكان رشد پتانسيل براي گسترش روشي ارزان قيمت، تكنيكي حالت جامد و قابل اعتماد، و امكان‌پذيري طراحي تجهيزاتي ارزان براي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي به صورت متحرك را فراهم مي‌آورد.

The friction stir welding is a suitable substitute for gas metal arc welding for joining aluminum alloys in aerospace and shipbuilding industries. Recently a new friction stir welding method named floating bobbin tool friction stir welding has been introduced, that enables the implementation of this process with almost zero vertical force. Another advantage of this technique is the simultaneous double sided welding and the symmetry of the stirred region along the thickness. This paper focuses on the use of double sided friction stir welding technology with a floating bobbin tool for joining pure commercial aluminum. The tool used in this process was made from hot working steel with a hardness of 52 HRC. This tool has two shoulders and a threaded cylindrical pin. After performing the welding process, in order to assess the quality of the connection, non-destructive tests of visual inspection, radiography, as well as destructive tests of tensile, bending, hardness and metallography performed on a welded sample. Non-destructive tests confirmed the perfection of a welded sample with optimal parameters. The results of the tensile test showed that the connection efficiency was very significant and reached about 80%. In addition, the fracture strain of the welded sample was 80% higher than that of the base metal. Accordingly, the development and exploitation of this method provides the potential for the development of a low cost, solid state and reliable technology, and the feasibility of designing inexpensive equipment for mobile friction stir welding.