بررسي تاثير فرآيند اصطكاكي اغتشاشي به وسيله ي ابزار دوشانه اي بر سختي و مقاومت به ضربه ي آلياژ آلومينيوم 6061-T6

study of hardness and impact resistance effect in Friction Stir Welding process with Bobbin tool in Aluminum 6061-T6 alloy

پژوهش حاضر به بررسي تاثير سرعت‌هاي چرخشي گوناگون و جنس انتخاب شده براي ساخت ابزار دوشانه‌اي در فرآيند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي بر تغييرات سختي و مقاومت به ضربه‌ي آلياژ آلومينيوم 6061-T6 پرداخته است. بر اساس داده‌هاي حاصله، مطلوب‌ترين ابزار براي انجام اين فرآيند بايد از جنس فولاد گرمكار H13 بوده و طول پين آن نيز برابر ضخامت قطعه‌كار باشد. همچنين بهينه‌ترين نسبت ميان قطر شانه‌هاي ابزار و طول پين، حدود 3 تا 5 مي‌باشد. لذا ابزار طراحي شده براي انجام فرآيند مذكور، داراي قطر شانه‌هاي 20، قطر پين 6 و طول پين 4 ميلي‌متر در نظر گرفته شد. نتايج نشان دادند كه افزايش سرعت چرخشي بر كيفيت ظاهري اتصالات انجام شده تاثير مطلوبي داشته و با بالا رفتن سرعت چرخشي در حين انجام عمليات جوشكاري نيز نيروي لازم براي شكست قطعه افزايش مي‌يابد. نتايج آزمون ضربه شارپي نيز مبين تاثير مستقيم سرعت چرخشي فرآيند بر انرژي مصرفي شكستن نمونه‌ها و طبيعتا تاثير معكوس آن بر زاويه‌ي برگشت پرتابه مي‌باشند. از انجام آزمون سنجش سختي ميكروساختار نمونه‌ها نيز استنباط شد كه افزايش سرعت جوشكاري در نهايت سختي جوش را بالا مي‌برد. علاوه بر اين، با بررسي ماكروساختار اتصالات نيز مشخص شد كه افزايش سرعت دوراني بر كاهش عيوب آن‌ها تاثير بسزايي دارد. در پژوهش پيش رو، تاثير انتخاب فولاد HSS به عنوان جنس ابزار دوشانه‌اي نيز مورد بررسي قرار گرفته كه نهايتا فولاد گرمكار H13 و سرعت 1500 دور بر دقيقه به عنوان جنس و سرعت چرخشي مطلوب‌ از نظر تاثير در ويژگي‌هاي مكانيكي براي ساخت ابزار انتخاب گرديد.

In this research the effect of different rotational speeds and different materials for producing the Bobbin tool in friction stir welding process on hardness and impact resistance changes for Aluminum 6061-T6 alloy is studied. According to the results, the most desirable tool to accomplish this process should be from H13 hot-work steel and the pin length should be as long as the work piece thickness. The most optimized ratio between tool shoulders diameter and pin length is about 3 to 5. Accordingly, the designed tool for the mentioned process had 20 mm shoulder diameter, 6 mm pin diameter and 4 mm pin length. Results showed that increasing the rotational speed had desirable effect on connections appearance quality and also cause raising the amount of consumed energy for breaking the work pieces and naturally it decreases the return angle of the projectile. Microstructure hardness tests showed that welding speed increase caused welded zone grains size changing. So it will increase the weld hardness. Furthermore, joints macrostructure’s defects were studied and determined that increasing rotational speed has good effect in decreasing these defects. Also in this research, the effect of using HSS tool as the bobbin tool material checked was investigated finally H13 was selected as the bobbin tool material due to the better strength in most other speeds. 1500 rpms selected as the best rotational speed in terms of affect on mechanical properties.