بررسي تاثير حرارت توليد شده در فرآيند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي برروي كيفيت اتصال آلومينيوم به فولاد

Effects of friction stir welding parameters on mechanical quality of AA1100 aluminum alloy to A441 AISI steel joint

باوجود تحقيقات انجام شده برروي اتصالات نامتجانس بين فولاد و آلومينيوم توسط محققين، بررسي اتصالات جديد كه ازلحاظ علمي و اقتصادي بتواند به صنايع مختلف ياري رساند، ضروري به نظر مي رسد. هدف اين مقاله بررسي تغييرات خواص مكانيكي و جريان مواد در اثر تغييرات حرارت در فرآيند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي، دراتصال بين آلومينيوم AA1100 و فولاد A441 AISIاست. در اين پژوهش، افست ابزار، عمق نفوذ،سرعت خطي وسرعت دوراني ابزار بعنوان متغيرهاي تاثير گذار بر روي حرارت انتخاب شدند. باتوجه به نتايج بدست آمده، مستحكم ترين اتصال در افست3/1 در درون آلومينيوم، عمق نفوذ 2/0 سرعت دوراني 800 و سرعت خطي 63 بدست آمد. در متغيرهاي مذكور، بهينه ترين مقدار حرارت اصطكاكي و تركيب بين دو ماده شكل گرفته بود. محل شكست تمامي نمونه هاي آزمون كشش، درسمت آلومينيوم قرارداشت. عيوب داخلي ايجاد شده در درون اتصالاتي كه در سرعت دوراني كم ايجاد شده بود، با افزايش سرعت دوراني بواسطه ي توليد حرارت بيشتر از بين رفتند و با افزايش سرعت خطي و بواسطه ي فورج بيشتر مواد به درون اتصال عيوب سطحي نيز از بين رفتند. بيشينه استحكام توليد شده دراين آزمايشات 90 درصد فلز پايه ي آلومينيومي استحكام داشت. سختي محل اتصال باافزايش سرعت دوراني بيشتر شد كه علت اين مساله توليد گرماي زياد در خط اتصال و شكل گيري لايه هاي بين فلزي بود.

Despite many researches on dissimilar joint between steel and aluminum with friction stir welding process, study on the new scientific and economically priced joints to help various industries seems necessary. The objective of the present work is to investigate the efficacy of heat generation on the mechanical properties and material flow in AA1100 aluminum and A441AISI joint. In this study, tool offset, plunge depth, welding linear speed and tool rotational speed were chosen as variable parameters that have direct effects on heat generation. Comprehensive analysis using the experimental results showed that the strongest joint was obtained at 1.3 mm tool offset and 0.2 mm plunge depth when the offset tool rotational speed and linear speed were 800rpm and 63mm/min respectively. At the mentioned parameters, the optimal frictional heat generation and material mixing were created. Fracture locations in tensile test at all samples were in aluminum sides. Internal defects that caused lower tool rotational speed were removed by increasing the revolving due to more heat generation and, with growing trend in linear speed due to the greater forging force, the surface defects abated. The maximum strength of welded joints with selected parameters was 90% aluminum base metal. In this research, microhardness of joint interface ascended with increasing rotational speed. This phenomenon is due to formation of thick intermetallic layers in abutting edges of sheets.