مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بهینه‌سازی ریزساختار و اندازه دانه در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیوم ۶۰۶۱ به مس با روش تاگوچی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه زنجان
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
10.22034/ijme.2026.597999.2225
چکیده
در این پژوهش، بهینه‌سازی پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW) لب‌به‌لب آلیاژهای غیرهم‌جنس آلومینیوم 6T-6061 و مس خالص با استفاده از روش تاگوچی و هدف کاهش اندازه دانه (ریزدانگی) در نواحی مختلف جوش انجام شد. تأثیر متقابل فرایندهای مکانیکی، شامل تغییر شکل پلاستیک شدید ناشی از اغتشاش ابزار و پارامترهای حرارتی حاصل از اصطکاک، بر ریزساختار در سه منطقه اصلی جوش SZ، TMAZ و HAZ به‌صورت جامع مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌های جوشکاری با تغییر سرعت دورانی (1500، 1800 و 2000 دور بر دقیقه) و سرعت پیشروی (50، 80 و 120 میلی‌متر بر دقیقه) انجام گرفت و خواص ریزساختاری با روش‌های متالوگرافی و مدل‌سازی عددی مبتنی بر شبیه‌سازی با روش اتومات سلولی تحلیل شد. نتایج تجربی و تحلیل آماری واریانس (ANOVA) نشان داد که سرعت دورانی با سهم حدود ۴۵٪ و سرعت پیشروی با سهم حدود ۳۰٪، مهم‌ترین پارامترهای مؤثر بر کاهش اندازه دانه هستند، در حالی که ناحیه جوش تأثیر متوسطی نشان داد و نوع ماده تأثیر آماری معنی‌داری بر اندازه دانه نداشت (P=1.000). ناحیه SZ به دلیل تمرکز بالای تغییر شکل پلاستیک، کوچک‌ترین اندازه دانه را دارا بود. بهینه‌سازی با استفاده از نسبت سیگنال به نویز (S/N) با استراتژی «هرچه کوچک‌تر بهتر» معرفی کرد که ترکیب سرعت دورانی 2000 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 120 میلی‌متر بر دقیقه، شرایط بهینه ایجاد ریزساختار و نهایت ریزدانگی است. این پارامترها در نهایت منجر به افزایش قابل‌توجه خواص مکانیکی، از جمله استحکام کششی تا 177 مگاپاسکال و بهبود عمر خستگی اتصال جوش شده شدند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Microstructure and Grain Size Optimization in Friction Stir Welding of Al 6061 to Cu Using the Taguchi Method

نویسندگان English

Davood Afshari 1
Esmaeil Mirmahdi 2
1 University of Zanjan
2 Department of Mechanical Engineering,, University of Zanjan
چکیده English

In this study, the optimization of Friction Stir Welding (FSW) parameters for butt welding of dissimilar AA6061-T6 and pure copper was performed using the Taguchi method, with the aim of reducing grain size (refinement) in various weld regions. The interplay of mechanical processes, including severe plastic deformation caused by tool agitation, and thermal parameters resulting from friction, was comprehensively examined regarding their effects on microstructure in the three main weld zones: SZ, TMAZ and HAZ. Welding experiments were conducted by varying rotational speeds (1500, 1800, and 2000 rpm) and travel speeds (50, 80, and 120 mm/min), and microstructural properties were analyzed using metallographic methods and numerical modeling. Experimental results and statistical analysis of variance (ANOVA) showed that rotational speed with a contribution of about 45% and feed rate with a contribution of about 30%, are the most important parameters affecting grain size reduction, while the weld zone showed a moderate effect and the material type had no statistically significant effect on grain size (P=1.000). The SZ exhibited the smallest grain size due to the high concentration of plastic deformation. Optimization using the Signal-to-Noise (S/N) ratio with the "smaller is better" strategy revealed that a combination of a rotational speed of 2000 RPM and a travel speed of 120 mm/min provided optimal conditions for microstructure refinement and ultimate grain size reduction. These parameters ultimately led to a significant increase in mechanical properties, including tensile strength up to 177 MPa and improved fatigue life of the welded joint.

کلیدواژه‌ها English

Friction Stir Welding
Taguchi Method
Optimization
Grain Size
Microstructure

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 27 شهریور 1405