بررسی تجربی میکرو جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیوم به مس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک-ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران، تهران

2 استادیار، مهندسی مکانیک - ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران، تهران

چکیده

هدف از پژوهش حاضر امکان سنجی تولید اتصالات مستحکم و بدون عیب بین ورق‌های آلومینیوم 1050 و مس خالص به روش میکرو جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به کمک ابزارهای عادی و جدید می‌باشد. با تحلیل نتایج حاصل از آزمون کشش و تحلیل سیگنال به نویز، میانگین بیشینه مقاومت کششی نهایی اتصالات مقدار MPa 88 گزارش شده است که به هنگام استفاده پارامترهای سرعت دورانی، سرعت پیشروی و آفست ابزار با سطوح به ترتیب rpm 2400، mm/min 40 و mm 25/0 بدست آمده است. همچنین نتایج تحلیل واریانس مشخص کرد که به ترتیب پارامترهای سرعت دورانی و سرعت پیشروی، بیش‌ترین میزان اثرگذاری روی مقاومت کششی اتصالات را عهده‎دار بوده‌اند. مقادیر بیشینه و کمینه ناشی از آزمون ریزسختی سنجی نیز به ترتیب برای ناحیه مرکزی جوش و منطقه متأثر از حرارت آلومینیوم ثبت شده است که برابر با HV 192 و HV 21 می‌باشند. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس روی نمونه‌های بهینه وجود ترکیبات بین فلزی CuAl2 و Cu9Al4 در منطقه جوشکاری را نشان داد. مقاومت کششی اتصالات ایجاد شده به شدت تابع میزان تشکیل این ترکیبات بین فلزی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation on Micro Friction Stir Welding of Al-Cu

نویسندگان [English]

  • Ali Mahdianikhotbesara 1
  • Mohammadjafar Hadad 2
1 Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

The present study investigated the feasibility of producing strong and defect-free joints between 1050 aluminum and pure copper sheets by micro friction stir welding using ordinary and new tools. By analyzing the results of the tensile test and signal to noise analysis, the average maximum ultimate tensile strength of the joints is reported to be 88 MPa, when using the parameters of rotational speed, traverse speed, and offset of the tool with levels of 2400 rpm, 40 mm/min and 0.25 mm. The variance analysis also showed that the parameters of rotational speed and traverse speed had the most significant effect on the joints' tensile strength. The maximum and minimum values obtained from the microhardness test were recorded for the weld nugget zone and the heat-affected aluminum zone, respectively, equal to 192 HV and 21 HV. The X-ray diffraction test results on optimal samples showed intermetallic compounds such as CuAl2 and Cu9Al4 in the welding area. The tensile strength of the joints created is strongly dependent on the formation of these intermetallic compounds.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Micro friction stir welding
  • Microhardness
  • Tensile strength
  • Intermetallic compounds

مراجع

[1] M. Dorudgar, S. M. H. Seyedkashi, M. Sajed, Experimental study on manufacturing of bi-metal sandwiches with aluminum foam core and copper layers using friction stir welding, Iranian Journal of Manufacturing Engineering, Vol. 7, No. 12, pp. 1- 9, 2021 (in Persian)
[2] M. Mehri, M. R. Khanzadeh, H. Bakhtiari, Study of the effect of instrument pin geometry on mechanical and microstructural properties of the welding region in the process of friction stir butt welding of AlMg6, Iranian Journal of Manufacturing Engineering, Vol. 6, No. 9, pp. 25- 36, 2019 (in Persian)
[3] I. Galvao, J. C. Oliveira, A. Loureiro, and D. M. Rodrigues, Formation and distribution of brittle structures in friction stir welding of aluminium and copper: influence of process parameters, Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 16, No. 8, pp. 681–689, 2011.
[4] H. Barekatain, M. Kazeminezhad, and A. H. Kokabi, Microstructure and mechanical properties in dissimilar butt friction stir welding of severely plastic deformed aluminum AA 1050 and commercially pure copper sheets, Journal of Materials Science & Technology, Vol. 30, No. 8, pp. 826–834, 2014.
[5] J. Jahangiri, A. Fallahi Arezoudar, Effect of friction stir welding process parameters on mechanical properties and microsturture of dissimilar aluminum to copper joint, Iranian Journal of Manufacturing Engineering, Vol. 2, No. 3, pp. 51-63, 2015 (in Persian)
[6] P. Xue, D. R. Ni, D. Wang, B. L. Xiao, and Z. Y. Ma, Effect of friction stir welding parameters on the microstructure and mechanical properties of the dissimilar Al–Cu joints, Materials Science and Engineering, Vol. 528, No. 13–14, pp. 4683–4689, 2011.
[7] D. M. Rodrigues, A. Loureiro, C. Leitao, R. M. Leal, B. M. Chaparro, and P. Vilaça, Influence of friction stir welding parameters on the microstructural and mechanical properties of AA 6016-T4 thin welds, Materials & Design, Vol. 30, No. 6, pp. 1913–1921, 2009.
[8] E. M. Olsen, Friction Stir Welding of High-Strength Automotive Steel, Brigham Young University, 2007.
[9] A. Landau, Micro-Friction Stir Welding of Aluminum Alloys: Process Characterization and Optimization of Parameters, 2009.
[10] A. Scialpi, L. A. C. De Filippis, P. Cuomo, and P. Di Summa, Micro friction stir welding of 2024–6082 aluminium alloys, Welding International, Vol. 22, No. 1, pp. 16–22, 2008.
[11] E. Cerri, P. Leo, X. Wang, and J. D. Embury, Mechanical properties and microstructural evolution of friction-stir-welded thin sheet aluminum alloys, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 42, No. 5, pp. 1283–1295, 2011.
[12] H. J. Liu et al., Weld appearance and microstructural characteristics of friction stir butt barrier welded joints of aluminium alloy to copper, Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 17, No. 2, pp. 104–110, 2012.
[13] I. Bhamji, R. J. Moat, M. Preuss, P. L. Threadgill, A. C. Addison, and M. J. Peel, Linear friction welding of aluminium to copper, Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 17, No. 4, pp. 314–320, 2012.
مهندسی ساخت و تولید ایران
دوره 9، شماره 2
اردیبهشت 1401
صفحه 18-29

فایل ها

اشتراک گذاری

ارجاع به این مقاله

آمار