تأثير سرعت دوراني در جوشكاري اصطكاكي اختلاطي بر ريزساختار و خواص مكانيكي اتصال لبه روي‌ هم آلياژ AA5456

Effect of Rotational Speed on Microstructure and Mechanical Properties of AA5456 Alloy Welded by FSW-Lap Joint

فرآيند جوشكاري اصطكاكي اختلاطي، روش اتصال حالت جامدي است كه بسياري از عيوب رايج در روش‌هاي ذوبي را ندارد. در اين فرآيند براي ايجاد جوش بهينه بايد پارامترهاي مختلف جوشكاري از جمله هندسه ابزار، سرعت دوراني و سرعت پيش‌روي بهينه گردد. هدف از پژوهش حاضر بررسي اثر سرعت دوراني جوشكاري اصطكاكي اختلاطي بر ريزساختار و خواص مكانيكي اتصال لبه روي‌هم آلياژ 5456AA در حالت دوار است. بدين منظور، نمونه‌ها با سرعت‌هاي دوراني 300، 500، 700 و 900 دور بر دقيقه و سرعت جوشكاري 45 ميلي‌متر بر دقيقه جوشكاري شدند. به‌طوري كه ورق كارسرد شده 321H با ضخامت 5 ميلي‌متر بر لوله‌ي آنيل شده به ضخامت 5/2 ميلي‌متر در حالت Lap joint قرار داده شدند. در ابتدا درشت ساختار و ريزساختار مقطع جوش توسط ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكترون روبشي مورد بررسي قرار گرفت. سپس پروفيل سختي و آزمون كشش نمونه‌ها به دست آمد و با يكديگر مقايسه گرديد. در نهايت سطح مقطع شكست براي تعدادي از نمونه‌ها، توسط ميكروسكوپ الكترون روبشي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بررسي‌هاي درشت ساختاري و ريزساختاري نشان مي‌دهد كه افزايش سرعت دوراني سبب افزايش سيلان عمودي مواد، ارتفاع عيب هوك و اندازه دانه در دكمه جوش و همچنين ريز شدن رسوبات مي‌گردد و بالعكس. با افزايش سرعت دوراني سختي جوش كاهش ولي عرض ناحيه جوش افزايش مي‌يابد. بر اساس نتايج، نمونه جوشكاري شده با سرعت دوراني 700 دور بر دقيقه داراي جوش بسيار تميز و بدون عيب است كه در آزمون كشش از فلز پايه شكسته مي‌شود.

Friction stir welding process is solid state welding method that does not have many common defects in fusion methods. In this method for creating optimum weld, some parameters should be optimized, such as welding tool geometry, rotational speed and travel speed. The aim of this study was to investigate the effect of rotational speed on microstructure and mechanical properties of friction stir lap welding AA5456 in rotary state to optimize the parameter values. For this purpose, Welding process was performed in rotating state, rotating tool was plunged from the cold-worked tube (AA 5456-H321 with 5 mm thickness) surface into the surface of Annealed tube (AA 5456-O with 2.5 mm thickness) and lap joints were produced by rotational speeds of 300, 500, 700 and 900 rpm and welding speed of 45 mm/min. Macro and microstructure of weld cross sections by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) were studied. Then the hardness profile and tensile shear test were obtained and compared to another. Finally the fracture surfaces of some samples were examined by using a scanning electron microscope (SEM). The Macro and microstructure results show that increasing of rotation speed, increases the vertical flow of material, the height of hook as well as fine-grained sediments in the nugget zone. Increasing the rotational speed, decreases hardness of weld nugget. The results of tensile shear test show that the welding parameter of (700 rpm- 45 mm/min) is the optimal combination of parameters in this study.