مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

مطالعه پارامترهای فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای بهبود خواص مکانیکی و کارایی آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 Shariati Street Babol Noshirvani University of Technology, Babol, P.O. Box 484
2 دانشگاه صنعتی نوشیرانی بابل
3 گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
4 Manufacturing Engineering Group, Faculty of Mechanical Engineering, Flinders University, Australia
10.22034/ijme.2026.549788.2134
چکیده
فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یک روش حالت جامد برای ساخت لایه‌ای فلزات است که با استفاده از ابزار دوار، لایه‌های فلزی را بدون ذوب کامل به هم متصل می‌کند و در نتیجه از مشکلات روش‌های ذوبی مانند تخلخل و ترک انجمادی جلوگیری می‌کند. در این مطالعه، بهینه‌سازی پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاش برای بهبود استحکام کششی اتصال آلومینیوم 1050 (ورق پایینی) و 3105 (ورق بالایی) بررسی شد. سه پارامتر کلیدی شامل سرعت چرخشی ابزار، سرعت پیشروی، و هندسه ابزار به عنوان متغیرهای تاثیرگذار انتخاب شدند. طراحی آزمایش‌ها براساس روش تاگوچی (L9) انجام و تحلیل داده‌ها با استفاده از نسبت سیگنال به نویز حالت بیشینه کردن صورت گرفت. نتایج نشان داد که ترکیب بهینه پارامترها منجر به بیشینه شدن استحکام کششی نمونه‌ها شد و تاثیر هر پارامتر بر کیفیت اتصال با تحلیل اثرات اصلی مشخص گردید. بیشینه مقدار تنش کششی مشاهده‌شده MPa 11/164 بود و میانگین تجربی نمونه‌ها برابر MPa 14/151 ± 94/7 ثبت شد. تحلیل نشان داد که سرعت پیشروی بیشترین تاثیر را بر استحکام کششی دارد، در حالی که سرعت چرخشی و هندسه ابزار نیز نقش قابل توجهی ایفا می‌کنند. این مطالعه به بهینه‌سازی پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای اتصال غیرهمجنس Al1050 و Al3105 می‌پردازد، زیرا پارامترهای بهینه به‌شدت به نوع ماده وابسته‌اند. با استفاده از روش تاگوچی و تحلیل داده‌ها، تأثیر پارامترها و کیفیت جوش به‌طور دقیق بررسی شده و خواص مکانیکی بهبود یافته است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Study of Friction Stir Additive Manufacturing (FSW) Process Parameters to Improve Its Mechanical Properties and Performance

نویسندگان English

Ali Emami 1
Majid Elyasi 2
Mohammad Javad Mirnia 3
Maziar Ramezani 4
1 Shariati Street Babol Noshirvani University of Technology, Babol, P.O. Box 484
2 Member of Academic Staff
3 Shariati Street Babol Noshirvani University of Technology, Babol, P.O. Box 484
4 Manufacturing Engineering Group, Faculty of Mechanical Engineering, Flinders University, Australia
چکیده English

Friction stir welding (FSW) is a solid-state, layer-based metal joining process in which a rotating tool joins metal sheets without complete melting, thereby avoiding issues associated with fusion-based methods, such as porosity and solidification cracks. In this study, the optimization of FSW parameters to improve the tensile strength of joints between Aluminum 1050 (bottom sheet) and 3105 (top sheet) was investigated. Three key parameters tool rotational speed, traverse speed, and tool geometry were selected as influential variables. The experiments were designed according to the Taguchi method (L9), and data analysis was performed using the signal-to-noise (S/N) ratio in the “larger-the-better” mode. The results showed that the optimal combination of parameters maximized the tensile strength of the specimens, and the effect of each parameter on joint quality was determined through main effects analysis. The maximum tensile strength observed was 164.11 MPa, and the experimental mean of the samples was 151.14 ± 7.94 MPa. Analysis indicated that traverse speed had the greatest impact on tensile strength, while rotational speed and tool geometry also played significant roles. This study addresses the optimization of FSW parameters for the dissimilar joint of Al1050 and Al3105, emphasizing that optimal parameters are highly material-dependent. Using the Taguchi method and data analysis, the effects of the parameters and the quality of the joint were thoroughly evaluated, resulting in improved mechanical properties.

کلیدواژه‌ها English

FSAM
rotational speed
feed rate,
tool geometry
tensile strength

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 19 اردیبهشت 1405