عنوان پایان‌نامه
اتصال نقطعای همزن اصطکاکی ورق های آلومینیوم به فولاد دو فازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1284;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75629
- تاریخ دفاع
- ۳۰ خرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- امین نیرومندجدیدی
- استاد راهنما
- سیدفرشید کاشانی بزرگ
- چکیده
- جوشکاری همزن اصطکاکی نقطه‌ای یکی از روش های نوین در اتصال مواد می‌باشد. این روش به خاطر داشتن ماهیت حالت جامد نسبت به سایر روش‌های اتصال نقطه‌ای به ویژه حالت ذوبی، در اتصالهای ناهمجنسی که تمایل به تشکیل ترکیبات ترد بینفلزی در فصل مشترک اتصال دارند، مورد توجه قرار گرفته است. آلیاژ آلومینیوم 6061-T6 و فولاد دوفازی DP590 از پرکاربرد‌ترین مواد در بخش‌های مختلف صنعت به ویژه خودرو می‌باشد و اتصال این دو همواره مورد توجه بوده است. طی این پژوهش ورقهای این دو ماده به ضخامت‌های به ترتیب mm 6/1 و mm 2/1 با استفاده از روش همزن اصطکاکی نقطه‌ای و به کارگیری متغیرهای مختلف آن چون سرعت چرخشی (1600 تا rpm 2500)، زمان توقف (2 تا 6 ثانیه)، نرخ ورود ابزار (2/0 تا mm.s-1 1)، نرخ خروج ابزار (2/0 تا mm.s-1 1) و طول پین (3/1 تا mm 2)، با قرارگیری آلومینیوم بر روی فولاد مورد اتصال قرار گرفته‌اند. ریزساختار مقطع اتصال توسط میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی و همچنین ارزیابی مکانیکی آن توسط آزمون کششی- برشی و ریزسختی انجام گرفت. نتایج این ارزیابی‌ها نشان می‌دهد که اتصالهای صورت گرفته با زمان توقف کم و نرخ ورود بالای ابزار معیوب هستند. دانههای آلومینیوم 6061-T6 و فولاد DP590 در اثر فرآیند‌های ترمیم به ترتیب در ناحیه همزده ریز و فوقریز میشوند. همچنین در فصل مشترک اتصال، لایه‌ای از ترکیبات بینفلزی تشکیل می‌شود که ضخامت آن متاثر از تغییرات متغیرهای فرآیند بوده و عامل اصلی در میزان استحکام اتصال است. در همین راستا وجود هوک نیز در استحکام اتصال تاثیر مثبتی نشان داد. این در حالی است که ریزساختار منبعث از متغیرهای مختلف فرایند، تاثیر چندانی بر استحکام نداشت. مقدار بیشینه استحکام اتصال MPa 205 در آزمون کششی- برشی حاصل شد که مربوط به اتصال هوکدار با میزان حدود µm 2 ضخامت لایه بینفلزی در فصل مشترک اتصال بود. با افزایش و یا کاهش ضخامت لایه بینفلزی، استحکام اتصال کاهش یافت. واژه‌های کلیدی: جوشکاری همزن اصطکاکی نقطه‌ای؛ اتصال ناهمجنس؛ ترکیبات بینفلزی؛.هوک؛ ساختار فوق‌ریزدانه
- Abstract
- Friction stir spot welding (FSSW) is a novel solid-state joining process. The technique is suitable for dissimilar joining since the maximum process temperature does not exeed the melting point of the welded materials. Thus, unlike conventional fusion spot welding, the process is associated with no solidification defects and limited chance of formation of brittle intermetallic compounds. Dissimilar joining of aluminum to steel is required in automotive manufacturing. In this study, sheets of 6061-T6 Al alloy (top member) and DP590 dual phase steel (with the thicknesses of 1.6mm and 1.2mm, respectively) were joined using FSSW technique employing rotation speed of 1600 to 2500 rpm, dwell time of 2 to 6 s, plunge rate of 0.2 to 1 mm.s-1, retraction rate of 0.2 to 1 mm.s-1 and pin length of 1.3 to 2 mm.s-1. The results showed that sound dissimilar 6061Al alloy/DP590 dual phase steel joints were achieved using process parameter ranges of 2000 – 2500 rpm rotation speed, 4 – 6 s dwell time and 0.2 – 0.5 mm.s-1 plunge rate. Microstructural examinations by optical and scanning electron microscopy linked with energy dispersive spectrometry and x-ray diffraction exhibited fine grains structure in the stir zone of aluminum and dominant ultrafine ferrite grains with mean grain size of less than a micron and minor martensite at ferrite grain boundaries in the steel side. In addition, extrusion of steel from the bottom into the upper aluminium was observed that resembles a “hook” structure. Moreover, an intermetallic component layer was produced along the joint interface; its thickness was found to be a function of process parameters. The tensile-shear strength of the joints was found to be influenced by the thickness of the intermetallic layer. Also, hook structure was found to be beneficial suggesting to act as mechanical interlock. A maximum tensile-shear strength of 205MPa was achieved for the joint produced using tool rotation and dwell time of 2000 rpm and 4 s, respectively; this joint had an intermetallic layer thickness of ? 2µm. The tensile-shear strength decreased as the thickness of the intermetallic altered from this value. Keywords: Friction stir spot welding; Dissimilar joining; Intermetallic compounds; Hook; Ultra-fine grained microstructure
