وحید زارعی

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

پایان‏نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی، مکانیک جامدات

 

 

عنوان:

مطالعه‎ی تجربی مقدار تنش پسماند در نمونه‎های آلومینیومی غیر مشابه جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی بر اساس روش تاگوچی

 

استاد راهنما:

دکتر عباس فدایی

 

اساتید داور:

دکتر امیرحسین محمودی

دکتر مهدی شعبان

 

نگارش:

وحید زارعی

 

 

 

تاریخ و ساعت دفاع : یک‏شنبه 08/07/1397 ساعت 16

مکان: سمینار 3 مکانیک

 

 

Thesis submitted for Master of Mechanical Engineering, Applied Design, Solid Mechanics

 

Title:

Experimental study of residual Stresses of aluminum dissimilar friction stir welding method based on the Taguchi method

 

Supervisor:

Dr. Abbas Fadaei (PH. D)

 

 

 

By:

Vahid Zarei

 

September,   

 

Abstract:

               Friction stir welding is a solid state welding process that has high thermal efficiency and is consistent with nature, and can especially be used to connect parts of the aerospace industry  that require high strength  and light weight and other metal parts that are welded with conventional methods due to their high conductivity Impossible or difficult to use. Friction stir  welding is considered as the most important metal joining  advancement in this decade. One of the new applications of this process is the connection of aluminum alloys of 7075 and 2024, which are widely used in the aerospace industry, and Only this method can weld each other. The close chemical properties of these two create a fragile metal phase, which also requires extensive research into the properties of this phase. Most of the research on the process of joining dissimilar  with this process is related to the study of the effect of welding parameters such as velocity, rotational speed, tool tilte, weld passes, force generated by the tool, and mechanical properties, corrosion and microstructure. Suitable determination of these parameters can result in high quality welds. Also, the effect of the residual stresses created in the welding of these two dissimilar  alloys is important due to the difference in melting point and properties. In the meantime, the effect of welding parameters on the residual stresses of these two alloys has been less studied. Researches  has shown that it is possible to choose the appropriate parameters to minimize the stresses caused by friction stir welding, Therefore, in this research, the main purpose  is to investigate the effect of rotational velocity parameters, velocity, tool  tilt, and weld pass on the amount of residual stress in friction stir welding of dissimilar samples of aluminum alloys 2024 and 7075. Each of these parameters was examined at three levels. Using the Taguchi method, the number of tests and how the tests were performed and tests were carried out. Finally, the residual stresses of each sample were measured on the aluminum 7075 side ,using center hole drilling method . Optimum conditions at RPM1000 rotational speed, forward speed of 40 mm / min, tool angle of 3 degrees and two passes. And the amount of longitudinal and transverse weld stresses at an average depth of 1 mm were equal 13/14 Mpa and 17/01MPa . This is while the Taguchi analysis estimates longitudinal and transverse stresses in these conditions were 15/55 Mpa and 17/01Mpa,That is due confidance interval,taguchi methode is reliables in this research. in addition to fatigue life, the hardness profiles in the transverse section of the weld were investigated. By examining the microhardness profiles, it was found that these profiles depend on the number of passes, so that the profiles obtained in single-pass welds were different with double-pass welds and triple-pass welds. In all joints, the hardness measured during welding was lower than the base metals. In double-pass welds, a definite specification for the microhardness profile was not detected. But in single-pass and triple-pass welds, the microhardness profiles were about W-shaped. Reducing hardness in the HAZ and TMAZ regions is due to increased intergranular deposits. Also, increasing the hardness in the Nugget region is due to grain size reduction.

 

Key Words: Residual stress, Friction stir welding(FSW), Welding of aluminium alloys, Taguchi method

 

چكيده:

جوش اصطکاکی اغتشاشی فرایند جوش‌کاری حالت جامد بوده که دارای بازدهی حرارتی بالا و سازگار با طبیعت است و به ‌ویژه می‌تواند برای اتصال قطعات  در صنایع هوا و فضا که به وزن سبک واستحکام بالا نیاز دارند و دیگر قطعات فلزی که جوش‌کاری آن‌ها با روش‌های متداول به دلیل رسانایی بالای آن‌ها نا‌ممکن ویا دشوار است، استفاده شود. جوش‌کاری اصطکاکی اغتشاشی به عنوان مهمترین پیشرفت در اتصال فلزات در این دهه در نظر گرفته می‌شود، یکی از کاربرد‌های نوین این فرایند اتصال آلیاژهای آلومینیوم غیرهمجنس7075 و 2024 است که کاربرد فراوانی در صنایع هوا و فضا دارد و فقط به این روش قابلیت جوش به یکدیگر را دارند. خواص شیمیایی نزدیک به‌هم این دو باعث به وجود آمدن یک فاز شکننده بین فلزی می‌شود که خواص و ویژگی‌های این فاز نیز نیازمند تحقیقات وسیعی می‌باشد. بیشتر تحقیقاتی که بر روی فرآیند اتصال فلزات غیرهمجنس به کمک این فرایند انجام شده مربوط به بررسی اثر پارمترهای جوش‌کاری مانند سرعت پیشروی، سرعت چرخش، زاویه حمله ابزار، تعداد پاس جوش، نیرو وارده توسط ابزار و هندسه آن بر خواص مکانیکی، خوردگی و میکرو‌ساختار بوده است، که با تعیین مناسب این پارامتر‌ها می‌توان به جوشی با کیفیت رسید. همچنین اثر تنش‌های پسماند ایجاد شده در جوش‌کاری این دو آلیاژ غیر‌همسان به دلیل تفاوت نقطه ذوب و خواصشان حائز اهمیت می‌باشد. در این بین اثر پارامتر‌های جوش‌کاری بر تنش‌های پسماند این دو آلیاژ کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است که می‌توان با انتخاب مناسب پارامتر‌های ذکر شده، به حداقل تنش پسماند ناشی از جوش‌کاری اصطکاکی اغتشاشی دست یافت، لذا در این پژوهش هدف اصلی بررسی تأثیر پارامتر‌های سرعت چرخشی، سرعت پیشروی، زاویه ابزار و تعداد پاس جوش بر میزان تنش پسماند درجوش‌کاری اصطکاکی اغتشاشی نمونه‌های غیرهمجنس آلیاژهای آلومینیومی 2024 و 7075 بررسی می‌باشد. هر کدام از این پارامترها در سه سطح مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از روش تاگوچی، تعداد و نحوه انجام آزمایشات مشخص شده و انجام گرفتند. در نهایت تنش پسماند هر نمونه در سمت آلومینیوم 7075 با استفاده از روش سوراخکاری مرکزی اندازهگیری شده و با استفاده ازنتایج، طبق الگوریتم تاگوچی شرایط کمینه تنش پسماند طولی و عرضی در عمق یک میلیمتر در سرعت چرخشی RPM1000، سرعت پیشروی mm/min40، زاویه ابزار دو درجه و تعداد سه پاس رخ داد. مقدار تنش‌‌های پسماند طولی و عرضی اتصال جوش در عمق یک میلیمتر  برابر با14/13 مگاپاسکال و 56/15 مگاپاسکال بود. این در حالی است که تحلیل تاگوچی تنش پسماند طولی و عرضی را  در این شرایط را 55/15 مگاپاسکال و 01/17 مگاپاسکال برآورد کرده بود. که باتوجه به دامنه اطمینان بدست آمده الگوریتم تاگوچی روش قابل اتکایی در این پژوهش می‌باشد. در این مطالعه علاوه بر تنش پسماند، پروفیل سختی در مقطع عرضی جوش نیز بررسی شد. با بررسی نمودارهای پروفیل میکروسختی، مشخص شد که شکل این پروفیلها بسیار به تعداد پاس جوش وابسته است، به گونهای که پروفیلهای به دست آمده در جوشهای تک پاس با جوشهای دو و سه پاس با هم متفاوت بودند. در تمامی اتصالات، سختی اندازه‌گیری شده در طول جوش از فلزات پایه کمتر بود. در جوشهای دو پاس، یک روند مشخصی برای پروفیل میکروسختی تشخیص داده نشد. اما در جوشهای تک و سه پاس، پروفیلهای میکروسختی تقریباً W شکل بودند. کاهش سختی در ناحیه HAZ و TMAZ به دلیل افزایش رسوبات بین دانهای است. همچنین افزایش سختی در ناحیه دکمه به دلیل جوانه زنی مجدد دانهها به شکلی ریزتر و مناسبتر میباشد.

واژه¬های کلیدی: تنش پسماند، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، روش تاگوچی، جوشکاری آلومینیوم

 

نام: وحید زارعی

موبایل: 09180013268

آخرین مدرک تحصیلی: کارشناسی مهندسی مکانیک  طراحی جامدات

دانشگاه وسال  اخذ مدرک کارشناسی: دانشگاه رازی کرمانشاه /91-87

نرم افزار : تسلط بر نرم افزارهای Cata, Solid Work, Abaqous

دوره‌ها: گدراندن دوره های بازرسی جوش، CNC

سوابق کاری : در زمینه آموزشی زبان انگلیسی