عنوان پایان‌نامه
بررسی اثرات حذف سوراخ مرکزی وبکار گیری ذرات نانو بر خواص نقطه جوش اصطکاکی اغتشاشی الیاز آلومینیوم ۲۰۲۴
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3507;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79079;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3507;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79079
- تاریخ دفاع
- ۲۱ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- معین انعامی
- استاد راهنما
- محمد رضا فراهانی
- چکیده
- کاربرد روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای، جوشکاری آلیاژهای با جوش پذیری ضعیف همچون آلیاژ آلومینیوم سری2000، در صنایعی همانند خودروسازی و هوافضا می باشد. در این روش جوشکاری نقطه ای، در نتیجه نفوذ ابزار به داخل ورق ها، اثری استوانه ای به شکل پین ابزار در مرکز نقطه جوش باقی می ماند. این اثر استوانه ای، مهمترین مشکل در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای می باشد که به آن سوراخ مرکزی (کلیدی) گفته می شود. در این پژوهش با استفاده از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای در دو مرحله، سوراخ مرکزی حذف گردید. همچنین به منظور استحکام بخشی به نقطه جوش، در این پژوهش برای اولین بار، نانو ذرات آلومینا به ناحیه اغتشاشی جوش اضافه شد. جهت بررسی اثرات پارامترهای فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای بر حذف سوراخ مرکزی، سه دسته نقطه جوش، که عبارتند از نقاط جوش دارای سوراخ کلیدی، نقاط جوش پرسازی شده بدون نانو ذرات آلومینا و نقاط جوش پرسازی شده با بکارگیری نانو ذرات آلومینا ایجاد شدند. نتایج و بررسی ها بر روی نقطه جوش های بهینه نشان دادند، پرسازی سوراخ مرکزی موجب افزایش14درصدی استحکام اتصال نسبت به نقطه جوش های دارای سوراخ کلیدی می شود. افزودن نانوذرات آلومینا، موجب افزایش39درصدی استحکام اتصال نسبت به نقطه جوش های دارای سوراخ کلیدی و افزایش23درصدی نسبت به نقطه جوش های پرسازی شده بدون نانوذرات می شود. تاثیرگذارترین پارامتر بر استحکام اتصال نمونه ها، پارامترنرمال نفوذ، و پس از آن به ترتیب، زمان نگه داشت ابزار و سرعت دورانی ابزار می باشند. در نمونه های پرسازی شده، افزایش سرعت دورانی ابزار در مرحله اول و دوم به ترتیب موجب افزایش5/2برابری و5/1برابری متوسط اندازه دانه ها می شود و افزودن نانو ذرات آلومینا، به مقدار محدودی، مانع این درشت دانگی شده و سبب افزایش سختی ناحیه اغتشاشی در جوش می شود. همچنین اثر افزودن نانو ذرات آلومینا، توزیع و پراکندگی مطلوب با پروفیل V شکل در مقطع جوش می باشد که منجر به مقاوم سازی نقطه جوش در برابر انتشار ترک ها و افزایش سختی به طور متمرکز در ناحیه اغتشاشی می شود.
- Abstract
- The most Application of Friction Stir Spot Welding (FSSW) is welding of alloys with poor weldability, such as aluminum alloy series 2000. These aluminium alloys are used in major industries like automotive and aerospace. As a result of tool penetration of FSSW process into the sheets, a cylindrical hole remains at the center of welding. This cylindrical hole is the main defect of friction stir spot welding and is called keyhole defect. In this study, the keyhole was eliminated by using of friction stir spot welding in two steps. Also Alumina Nanoparticles was added to the welding zone in order to strengthening. For investigation the effects of friction stir spot welding process parameters on keyhole elimination, three groups of spot welds were produced. At first, conventional friction stir spot welds with keyhole defect was created. The second group of spot welds (without keyhole defect and without alumina Nanoparticles), and then the third group of spot welds (without keyhole defect and with alumina Nanoparticles) is produced by two steps FSSW process. Results showed that joint strength increased 14 percent by keyhole elimination than conventional spot welds with keyhole in optimal specimens. Joint strength of specimens without keyhole and reinforced by alumina Nanoparticles increased 39 percent than specimens with keyhole, and 23 percent compared to specimens without keyhole and without alumina Nanoparticles. According to results, the most effective parameters on joint strength were normal plunge depth, dwelling time and tool rotational speed, respectively. In two steps FSSW process, increasing tool rotational speed at first and second step of welding, causes increased 2.5 times and 1.5 times of the average grain size, respectively. Grain coarsening reduced in specimens that reinforced by alumina Nanoparticles in limited quantities, also microhardness of welding zones increased. Alumina Nanoparticles distributed desirable and theses specimens made V-shaped profile of Nanoparticles in welding zone. Therefore, these specimens reinforced against Crack propagation and increased microhardness of stir zone in focus. Keywords: friction stir spot welding, refilling, keyhole, Alumina Nano particles, heat treatable aluminium alloy
