بررسي ريزساختار و سختي تيوب بدون درز آلومينيمي بازيافت شده با استفاده از فرايند فشرده سازي اصطكاكي اغتشاشي

Investigation of microstructure and hardness of recycled aluminum seamless tube using friction stir consolidation

در اين تحقيق، از فرايند فشرده سازي برشي دو مرحله اي براي بازيافت براده هاي ماشينكاري آلومينيم و تبديل مستقيم آنها به تيوب بدون درز استفاده شد. اين فرايند در دو مرحله انجام مي شود. در مرحله اول، براده هاي ماشينكاري درون يك محفظه استوانه اي ريخته مي شود، سپس يك ابزار چرخان با سرعت دوراني مشخص كه محور آن با محور محفظه در يك راستا قرار دارد به حركت در آمده و بر روي براده ها قرار مي گيرد. در اين شرايط دماي درون محفظه به دليل اصطكاك به وجود آمده بالا رفته و حركت تا تبديل براده ها به يك قطعه كامل ادامه مي يابد. در مرحله دوم، از يك ابزار چرخان با هندسه متفاوت و ابعاد كوچكتر نسبت به مرحله اول استفاده مي شود. در اين مرحله، ابزار با سرعت دوراني و خطي از پيش تعيين شده بر روي قطعه ايجاد شده در مرحله اول قرار مي گيرد و منجر به اكسترود غيرمستقيم آلومينيم از كناره هاي ابزار به سمت بالا شده و تيوب بدون درز توليد مي شود. به منظور بررسي ريزساختار حاصله و سختي مناطق مختلف به ترتيب از ميكروسكوپ نوري و سختي سنج ويكرز استفاده شد. نتايج اين تحقيق نشان داد كه تيوب هاي توليد شده با اين روش بدون عيب بوده و ريزساختار حاصل از تبلور مجدد در آنها ايجاد شده است. همچنين نتايج حاصل از آزمون سختي نشان داد كه مقدار سختي متوسط در زير و ديواره نمونه ها در مقايسه با آلومينيم اوليه به ترتيب 20% و 27% كاهش داشته است.

In this study, a double-step friction stir consolidation process was used to recycle aluminum machining chips and convert them directly into seamless tubes. This process was done in two steps. At the first step, the machining chips are poured into a cylindrical chamber, then a rotating tool with a certain rotational speed and feed rate whose axis is in line with the chamber axis is moved and placed into the chips. Due to the creation of frictional heating, the temperature inside the chamber rises and the movement continues until all the chips are compressed and merged to form a cylindrical bulk material. At the second step, a rotating tool with different geometry and smaller dimensions is used than in the first step. The tool is placed on the created part in the first step with a predetermined rotational and linear speed, leading to indirect extrusion of aluminum from the sides of the tool upwards and producing a seamless tube. In order to study the resulting microstructure and hardness of different regions in the produced tubes, an optical microscope and Vickers hardness tester were used, respectively. The results of this study showed that the tubes produced by this method are without defects and the microstructure resulting from recrystallization has been created in them. Also, the results of the hardness test showed that the average hardness at the bottom and walls of the samples decreased by 20% and 27%, respectively, compared to the as-received aluminum.