تحقیق جوشكاري اصطكاكي چرخشي آلياژ 10 ص ( ورد)

دسته بندي : دانش آموزی و دانشجویی » دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 7 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏3-جوشكاري اصطكاكي چرخشي آلياژ A16092/17.5Sicp/T-6mmc's
‏3-1-دور نما
‏جوشكاري اصطكاكي چرخشي (FSW‏) يك روش نسبتاً نوين جوشكاري و اتصال قطعات است كه در ابتدا توسط موسسه ي جوشكاري كمبريج انگلستان ابداع شد و توسعه يافت. از سال 1993 اين روش توسط بسياري از محققين تدريس شده است. هر چند، اين روش را مي توان به عبارتي به عنوان تركيبي از اكستروژن و آهنگري فلزات در دماي بالا تعريف كرد. اين فرآيند به عنوان فرآيندي با حالت جامد فرض ميشود و نيازي به محافظت گازي و فلز جوش ندارد.
‏شكل 2 به صورت شماتيك بيانگر پروسه ي جوش اصطكاكي چرخشي است. در اين روش جوشكاري از يك ابزار ميله اي شكل چرخنده و مصرف نشدني استفاده ميشود كه به آرامي در خط پيوند و قطعه فرو ميرود. اين نفوذ تا جايي ادامه دارد كه شانه ي ابزار ميله اي در تماس نزديك با قطعه كار قرار مي گيرد. با چرخش و حركت ابزار ميله اي به جلو در طول خط اتصال، مواد موجود در خط اتصال شروع به گرم شدن ميكنند كه باعث سيلان يافتن ماده حول ابزار چرخنده ميشود و با حركت ابزار به جلو، ماده ي سيلان يافته شروع به محكم مثل ميكند.
‏اين منبع حرارتي عمدتاً به دليل اصطكاك و تغيير شكل محلي ايجاد شده حين نگاه داشتن شانه ي ابزار ميله اي در تماس نزديك با قطعه كار ايجاد شده است. قطعه كارها بايد به شكلي ايمن به يك سطح اتكاي پشتيبان مقيد شده باشند تا از حركت آنها تا جابجايي شان در سطح اتصال دو قطعه جلوگيري شود. نكته ي قابل توجه درباره ي اين روش جوشكاري اين است كه دمايي كه فرآيند در آن رخ ميدهد پايين تر از دماي ذوب فلزات قطعه كار است كه همين موضوع باعث كاهش ناهنجاري هاي ناشي از انجماد شده و از واكنش هاي شيميايي نا مطلوب جلوگيري ميكند. هر چند، اين روش مانند ديگر روش هاي جوشكاري مزيت ها و محدوديت هايي دارد كه در اين جا به صورت خلاصه و كوتاه به برخي از آنها اشاره خواهد شد.
‏شكل 2- نمايش شماتيك فرآيند جوش اصطكاكي چرخشي
‏3-2-شيوه هاي آزمايشگاهي
‏3-جوشكاري اصطكاكي چرخشي آلياژ A16092/17.5Sicp/T-6mmc's
‏3-1-دور نما
‏جوشكاري اصطكاكي چرخشي (FSW‏) يك روش نسبتاً نوين جوشكاري و اتصال قطعات است كه در ابتدا توسط موسسه ي جوشكاري كمبريج انگلستان ابداع شد و توسعه يافت. از سال 1993 اين روش توسط بسياري از محققين تدريس شده است. هر چند، اين روش را مي توان به عبارتي به عنوان تركيبي از اكستروژن و آهنگري فلزات در دماي بالا تعريف كرد. اين فرآيند به عنوان فرآيندي با حالت جامد فرض ميشود و نيازي به محافظت گازي و فلز جوش ندارد.
‏شكل 2 به صورت شماتيك بيانگر پروسه ي جوش اصطكاكي چرخشي است. در اين روش جوشكاري از يك ابزار ميله اي شكل چرخنده و مصرف نشدني استفاده ميشود كه به آرامي در خط پيوند و قطعه فرو ميرود. اين نفوذ تا جايي ادامه دارد كه شانه ي ابزار ميله اي در تماس نزديك با قطعه كار قرار مي گيرد. با چرخش و حركت ابزار ميله اي به جلو در طول خط اتصال، مواد موجود در خط اتصال شروع به گرم شدن ميكنند كه باعث سيلان يافتن ماده حول ابزار چرخنده ميشود و با حركت ابزار به جلو، ماده ي سيلان يافته شروع به محكم مثل ميكند.
‏اين منبع حرارتي عمدتاً به دليل اصطكاك و تغيير شكل محلي ايجاد شده حين نگاه داشتن شانه ي ابزار ميله اي در تماس نزديك با قطعه كار ايجاد شده است. قطعه كارها بايد به شكلي ايمن به يك سطح اتكاي پشتيبان مقيد شده باشند تا از حركت آنها تا جابجايي شان در سطح اتصال دو قطعه جلوگيري شود. نكته ي قابل توجه درباره ي اين روش جوشكاري اين است كه دمايي كه فرآيند در آن رخ ميدهد پايين تر از دماي ذوب فلزات قطعه كار است كه همين موضوع باعث كاهش ناهنجاري هاي ناشي از انجماد شده و از واكنش هاي شيميايي نا مطلوب جلوگيري ميكند. هر چند، اين روش مانند ديگر روش هاي جوشكاري مزيت ها و محدوديت هايي دارد كه در اين جا به صورت خلاصه و كوتاه به برخي از آنها اشاره خواهد شد.
‏شكل 2- نمايش شماتيك فرآيند جوش اصطكاكي چرخشي
‏3-2-شيوه هاي آزمايشگاهي
‏موردي را در نظر بگيريد كه در آن ابزار ميله اي مورد استفاده براي اين تحقيق عملي طراحي شده بود به طوري كه براي ورق هاي با ضخامت 0.125‏ اينچ مناسب باشد و طول اين ابزار مي تواند براي ضخامت هاي متفاوت ورق ها به طور دستي تنظيم شود. همانگونه كه در شكل 3 نشان داده شده است، ابزار داراي شانه ي با قطر 0.475‏ اينچ بوده است و روي بخش ميله اي رزوه هاي چپ گرد شيب دار يكپارچه ي 10-24‏ وجود دارد. براي رسيدن به طول بهينه اي براي ابزار ميله اي از شبيه سازي كامپيوتري استفاده شد. اين طول بهينه، معادل 0.120‏ اينچ اندازه گيري شد كه براي بدست آوردن يك جوش بهينه با نفوذ كامل در نظر گرفته شد. اين ابزار ميله اي به صورت مستقل توسط رابرت كارتر، معاون مامور تحقيق، طراحي شده و هيچ اطلاعات خصوصي (داراي مالك شخصي) را شامل نميشود.
‏شكل 3- جوش اصطكاكي چرخشي در عمل و طراحي هندسي ابزار ميله اي
‏با توجه به طبيعت سايشي بسيار بالاي اين نوع خاص ام ام سي، پوشش بسيار زياد ابزار ميله اي براي محافظت از آن در نظر گرفته شده بود. به همين دليل، دو رديف ابزار ميله اي با هندسه ي يكسان ولي با پوشش با مقاومت هاي متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. هر دوي اين سري ها از فولاد ابزار H-13‏ ساخته شده بودند كه با عمليات حرارتي به درجه ي سختي 53-55‏ در مقياس اندازه گيري سختي راكول (HRC‏) رسيده بودند.
‏يك سري از اين ابزار با پوششي از B4C‏ پوشانيده شده بود تا به سختي سطحي اي به ميزان 93-95HRC‏ برسد. سري ديگر ابزار بدون پوشش باقي ماند. دليل انتخاب B4C‏ به عنوان پوشش، پتانسيل بالاي مقاومت پوششي، نرمي فوق العاده و مقاومت خوب به خوردگي و واكنش هاي شيميايي مربوط به اين نوع پوشش است. اين پوشش به كمك يك فرآيند ارزان قيمت و در دماي پايين روي يك سري از ابزار قرار داده شد. شكل 4 نشان دهنده ي مقايسه اي است بين مواد متفاوت مورد نظر براي استفاده به عنوان پوشش در اين تحقيق از نظر سختي. يكي از عوامل انتخاب B4C‏ به عنوان پوشش در آزمايش هاي ابتدايي، فاكتور هزينه ي پايين آن بود. همانطور كه در شكل 3 نشان داده شده است، جوش اصطكاكي چرخشي به كمك ماشين فرز كاري افقي پنج محوري كنترل عددي به وسيله ي كامپيوتر كرني اندتركر (Kearney & Trecker‏) كه براي همين فرآيند بهبود يافته بود انجام ميشد. بعد از جوشكاري قطعات تحت آزمايش اشعه ي ايكس و آزمايش نفوذ قرار گرفتند. پس از اين آزمايشات،
‏‌‏اين قطعات ماشين كاري شده و به قطعاتي براي آزمايش كشش و نمونه هايي براي تحليل زير ساختار تقسيم شدند.
‏اين نمونه ها در شرايط جوشكاري و شرايط تحت عمليات حرارتي T6‏، تحت ‏‌‏آزمايش كشش قرار مي گرفتند. مشخصات شرايط T6‏ توسط توليد كننده توصيه ميشد و شامل عمليات حرارتي در 1.030F‏ براي مدت 3 ساعت و سرد كردن توسط آب بود. سپس در 325F‏، به مدت 8 ساعت تحت سخت گرداني طولاني مدت قرار مي گرفت و با كمك هوا سرد ميشد.
‏شكل 4-مقايسه ي سختي مواد مورد نظر به عنوان پوشش ابزار
MMC‏ مورد استفاده در اين تحقيق آلياژ 6092‏ آلومينيوم بود كه 17.5‏ درصد Sic‏ به صورت ذرات به شكل همگن در شبكه ي آن پخش شده بود. اين ماده توسط شركت كامپوزيت هاي آلومينيومي DWA‏ واقع در شهر چتس ورس در ايالت كاليفورنيا، به شكل صفحاتي با ابعاد 0.125‏×12‏×6‏ اينچ با شرايط عمليات حرارتي T6‏ قبل از جوشكاري، تامين شده بودند. جدول 1 تركيبات شيميايي آلياژ 6092‏ آلومينيوم را نشان ميدهد و جدول 2 بيانگر برخي از ويژگي هاي فيزيكي و مكانيكي تامين شده توسط تهيه كننده ي ماده يعني شركت كامپوزيت هاي آلومينيوم DWA‏ است.
‏جدول1- تركيبات شيميايي آلياژ 6092‏ آلومينيوم به عنوان يك ماده ي شبكه اي
‏جدول2- ويژگي هاي محصول آلياژ 6092‏ آلومينيوم، تقويت شده با 17.5‏ درصد ذرات SiC
‏جدول 3 پارامترهاي جوش اصطكاكي چرخشي (FSW‏) را نشان ميدهد. در اين جدول توضيحاتي براي اين پارامترها ارائه شده كه از طريق آزمايش و تجربه براي مقابله با تسليم در برابر جوش صوتي در اين تحقيق به دست آمده اند. اين پارامترها به عنوان راهنماهايي براي جوش اصطكاكي چرخشي mmc‏ ها مورد استفاده قرار مي گيرند. ذكر اين نكته ضروري است كه اين پارامترها براي تحقيق دوباره ي انجام پذيري و عملي بودن اين فرآيند انتخاب شده بودند و به حالت بهينه در نيامده بودند.