بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای برای دستیابی به بیش‌ترین نیروی شکست

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات، تهران

2 استادیار دانشگاه هوایی شهید ستاری

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

4 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیر، تهران

چکیده

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای زیر مجموعه‌ای از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی خطی است که برای ایجاد اتصال نقطه‌ای در ورق‌های نازک با جنس‌های مختلف بدون ذوب فلز پایه مورد استفاده قرار گرفته است. طرح باکس‌- بنکن بر اساس روش رویه پاسخ، به منظور مدل‌سازی و بهینه‌سازی پارامترها در فرآیندهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر جنس صفحه پشتیبان و بکارگیری طرح باکس‌- بنکن به منظور بررسی اتصالات ایجاد شده با روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای در ورق‌های آلیاژ آلومینیوم 7075-T6 جهت دستیابی به بیش‌ترین نیروی شکست و مطالعه حالت شکست در اتصالات است. بدین منظور سه پارامتر پیوسته (سرعت دورانی، عمق نفوذ و سرعت پیشروی عمودی ابزار) در سه سطح و یک پارامتر گسسته (جنس صفحه پشتیبان) در دو سطح تعریف شده‌اند. به منظور بررسی تاثیر جنس صفحه پشتیبان از آلیاژ آلومینیوم 7178 و آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V استفاده شد. محدوده پارامترهای پیوسته با استفاده از آزمایش‌های تجربی و نتایج تحقیقات سایر محققان تعیین شد. نتیجه آزمایش‌ها با استفاده از رابطه چند جمله‌ای مرتبه دوم پیش‌بینی شد. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل آماری، میزان تاثیر پارامترهای فرآیند بر نیروی شکست اتصال به ترتیب عبارت است از: عمق نفوذ ابزار، جنس صفحه پشتیبان، سرعت پیشروی عمودی ابزار و سرعت دورانی ابزار. شکست از ناحیه اغتشاش (شکست برشی)، شکست از منطقه تو رفتگی شانه و شکست از ناحیه مجاور با تو رفتگی شانه پس از آزمایش کشش در اتصالات مشاهده شد. بیش‌ترین استحکام اتصال در حالت شکست از ناحیه مجاور با شانه ابزار بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimization of friction stir spot welding process parameters to achieve maximum failure load

نویسندگان [English]

  • Amir Hossein Sakhaie 1
  • mohammad kazemi nasrabadi 2
  • Abdolhossein Jalali Aghchai 3
  • Abozar Barimani Varandi 4
1 M.S Student of Science and Research University, Tehran
2 assistant professor Shahid Sattari University of Aerospace Engineering
3 Department of Mechanical Engineering, Khaje Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran
4 Department of Mechanical Engineering, Khaje Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Friction stir spot welding (FSSW) process is one of the friction stir welding (FSW) processes which is used for spot joining of thin sheets with different materials without melting of base metals. Box-Behnken design of response surface methodology (RSM) has been used for modelling and optimizing of parameters in different processes. The aim of this study was investigation of the effect of backplate material on the maximum failure load and failure mode in FSSW of AA7075-T6 sheets by using Box-behnken design. Three continuous parameters including rotational speed, plunge depth and plunge speed in three levels and one discrete parameter (backplate material) in two levels were considered. AA7178 and Ti6Al4V were used as backplate sheets. Continuous parameters limits were defined according to experimental tests and previous studies. The results of experimental tests were predicted by second order polynomial. According to statistical results, plunge depth, backplate material, plunge speed and rotational speed affected on the failure load respectively. Shear failure, tensile/shear failure and tensile failure mode were observed after tensile test. Maximum failure load was obtained in tensile failure mode.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction stir spot welding
  • Optimization by Box-Behnken design
  • Backing plate material
  • Failure load
  • Failure mode of joints