بررسی خواص مکانیکی جوش اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم 6061 همراه با افزودن ذرات ZrO2 و سرمایش همزمان در آب

آلیاژهای آلومینیم کاربردی گسترده و اقتصادی برای کاربرد در مبدل های حرارتی دارند. آلیاژ 6061 در مقایسه با سایر آلیاژهای آلومینیم، مقاومت زیادی در نواحی روستایی و مقاومت خوبی در نواحی صنعتی و دریایی دارد. استحکام تسلیم سری 6000 در مقایسه با آلیاژهای سری 6000 پس از عملیات حرارتی چهار یا پنج برابر بیشتر است. استحکام بالاتر برای سازندگان رادیاتور مطلوب است. این ویژگی به کاهش ضخامت دیواره لوله ها و در نتیجه کاهش وزن و هزینه مواد کمک می کند. آلیاژهای سری 6000 مستعد ترک گرم هستند. و گرمای جوشکاری میتواند با حذف رسوبات و رشد دانه ها منجر به کاهش استحکام در ناحیه متاثر از حرارت شود. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی روش نسبتا نوینی است که با حرکت یک پین در حال چرخش در فصل مشترک دو قطعه در فاز جامد جوش انجام می شود و لذا عیب ترک گرم حذف می شود و به دلیل حرارت ورودی کمتر کاهش استحکام منطقه متاثر از حرارت نیز کمتر است. اما استحکام مکانیکی در این حالت حدود 70-40% فلز پایه گزارش شده و مناطق شکست عموما در منطقه دکمه جوش یا منطقه متاثر از حرارت به دلیل رشد دانه ها یا حل شدن ذرات رسوب سختی بوده است. در تحقیق حاضر با ایده گرفتن از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی جهت ساخت کامپوزیت سطحی، سعی شده است تا ذرات ZrO2 همزمان با جوش اصطکاکی اغتشاشی در جوش وارد شود. در ابتدا با کاربرد آرایه L9 تاگوچی پارامترهای مناسب جوش از جهت نوع ابزار، سرعت چرخش، سرعت پیشروی و زاویه ابزار به دست آمد. سپس در حالت بهینه اثر اضافه شدن ذرات ZrO2 با درصدهای مختلف در منطقه جوش از نظر استحکام و سختی بررسی شد. نتایج آزمون کشش نشان داد با اضافه شدن ذرات استحکام جوش حدود 10 % افزایش می یابد. با توجه به اینکه اکثر جوش ها همراه با ذرات از منطقه متاثر از حرارت در سمت پیشرو می شکست لذا مجددا برای تقویت این منطقه، جوشی همراه با ذرات در این منطقه انجام شد بطوری که منطقه متاثر از حرارت سمت پیشرو جوش دوم در سمت دکمه جوش قبلی که با ذرات تقویت شده بود بیفتد. نتایج نشان داد این کار استحکام را کاهش و نرمی را افزایش می دهد. همچنین اثر سرمایش با آب با و بدون ذرات نیز بررسی شد. سرمایش با آب استحکام را حدود 20 % افزایش داد و با کاربرد همزمان پودر نیز نرمی بالایی حاصل شد.

کلیدواژه ها:

جوش اصطکاکی اغتشاشی ، کامپوزیت ذره ای ، پراکندن ZrO2 ، آلومینیوم 6061