Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Rahmatollah Emadi
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد مشاور) رحمت اله عمادي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sajjad Ghateiuosefi
سجاد قاطعي يوسفي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Investigation of the effect of friction stir welding on modification microstructure and mechanical properties of 5052 aluminum alloy welded by gas tungsten arc welding
Investigation the effect of friction stir welding on modification microstructure and mechanical properties of 5052 aluminum alloy welded by gas tungsten arc welding Fusion welding methods like gas-tungsten arc welding (GTAW) have high heat input which can cause problems like porosity in the solidified weld metal and grain growth in the heat affected zone and hence deterioration of the mechanical properties of fusion welded joints. Friction stir processing (FSP) is an effective method to modify the microstructure and mechanical properties of fusion welded joints. In the present study, an Al5052 sheet with the thickness of 2 mm was first welded by GTAW method with AC current parallel to rolling direction. Then, FSP was employed to modify the as-cast microstructure of weld metal and improve the mechanical properties of welded joints. Parameters investigated in the FSP were tool rotational speed (800, 1250 and 1600 rpm) and tool traverse speed (12, 25 and 40 mm/min). Among the joints modified with these parameters, the sample modified with the rotational speed of 800 rpm and traverse speed of 25 mm/min exhibited the best mechanical properties. Results of microstructural studies performed by optical microscopy and scanning electron microscopy, demonstrated that modification of GTA welded joints by FSP leads to the refinement of the dendritic microstructure of GTAW process, and dissolution of precipitates and grain refinement in the stir zone. The hardness of base metal and weld metal after GTAW were respectively 60 and 70 HV, which increased to 95 HV after modification with the traverse speed of 25 mm/min and rotational speed of 800 rpm. Tensile test results showed that the elongation for the base metal and GTA welded joint were respectively 16 and 17.5 % perpendicular to the rolling direction, which increased to 24% after FSP with the traverse speed of 25 mm/min and rotational speed of 800 rpm. Moreover, the value of elongation for the base metal and GTA welded joint were respectively 15 and 21 % in the rolling direction, which increased to 31% after FSP with the traverse speed of 25 mm/min and rotational speed of 800 rpm. Fractography of the fractured surfaces of all samples showed the presence of dimples which indicated that the major fracturing mechanism was ductile. The dimples were finer in the modified samples compared with those observed in the fractured surfaces of base metal and GTA welded specimens. Keywords: Al 5052 alloy, Gas tungsten are welding, Friction stir processing, Microstructure, Mechanical properties, Fractography.
چکيده در روش هاي جوشکاري ذوبي همانند جوشکاري قوسي تنگستن گاز خنثي گرماي توليد شده جهت اتصال قطعات بسيار بالا مي باشد. لذا اين گروه از روش هاي جوشکاري به دليل ذوب و انجماد سريع که در حين اجراي فرايند رخ مي دهد ممکن است باعث مشکلاتي از قبيل تخلخل در منطقه ي جوش و درشت شدن دانه ها در منطقه ي متاثر از حرارت شوند و خواص مکانيکي اتصالات را کاهش دهند. از اين رو فرايند اصطکاکي اغتشاشي يک روش بسيار مناسب در اصلاح ريزساختار و بهبود خواص مکانيکي اتصالات به شمار مي آيد که بر پايه ي جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي انجام مي گيرد، با اين تفاوت که در اين روش اتصالي صورت نخواهد گرفت. در اين پژوهش، ورق آلياژ آلومينيم 5052 به ضخامت 2 ميلي متر ابتدا توسط فرايند جوشکاري قوسي تنگستن گاز خنثي با جريان متناوب در جهت نورد جوشکاري شد. سپس به منظور اصلاح ساختار ريختگي ناحيه ي جوش و بهبود سختي و خواص مکانيکي آن از فرايند اصطکاکي اغتشاشي استفاده گرديد. پارامترهاي متغير مورد بررسي در فرايند اصطکاکي اغتشاشي عبارت بودند از سرعت چرخش ابزار (rpm 800، 1250 و 1600) و سرعت پيشروي (mm/min 12، 25 و 40). در بين پارامترهاي انتخاب شده براي انجام فرايند نمونه ي اصلاح شده با سرعت چرخشي ابزار rpm 800 و سرعت پيشروي mm/min 25 بهترين خواص ريزساختاري و مکانيکي را از خود نشان داد. نتايج بررسي هاي ريزساختاري که توسط ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي صورت پذيرفت نشان دادکه اعمال فرايند اصطکاکي اغتشاشي تاثير بسزايي در خرد شدن ساختار دندريتي حاصل از جوشکاري ذوبي، انحلال رسوبات موجود در ناحيه ي اغتشاش و کاهش اندازه ي دانه ها تا حدود 6 ميکرون داشت که براي نمونه ي فرايند شده با سرعت پيشروي mm/min 25 و سرعت چرخشي ابزار rpm 800 ميانگين اندازه دانه حدود 3 ميکرون بدست آمد. نتايج حاصل شده از آزمون سختي سنجي، سختي فلز پايه و جوش را به ترتيب 60 و 70 ويکرز نشان داد که اين مقدار براي نمونه ي فرايند شده با سرعت پيشروي 25 ميلي متر بر دقيقه و سرعت چرخشي 800 دور در دقيقه به بيشينه ي خود 95 ويکرز رسيد. نتايج بدست آمده از آزمون کشش نشان داد که درصد انعطاف پذيري در جهت عمود بر نورد براي فلز پايه و فلز جوش به ترتيب % 16 و % 5/17 و براي نمونه ي فرايند شده با سرعت پيشروي 25 ميلي متر بر دقيقه و سرعت چرخشي 800 دور در دقيقه به بيشينه ي خود % 24 رسيد. همچنين درصد انعطاف پذيري در جهت نورد براي فلز پايه و نمونه ي جوشکاري شده به ترتيب % 15 و % 21 و براي نمونه ي فرايند شده با سرعت پيشروي 25 ميلي متر بر دقيقه و سرعت چرخشي 800 دور در دقيقه به بيشينه ي خود % 31 رسيد. بررسي شکست نگاري از سطح مقطع شکست تمامي نمونه ها، حضور ديمپل ها در سطح شکست را نشان داد که مشخصه ي اصلي شکست نرم شکل گيري همين ديمپل ها مي باشد و براي نمونه هاي فرايند شده از جمله پارامتر بهينه ي فرايند در مقايسه با فلز پايه و نمونه ي جوشکاري شده ابعاد و اندازه ي اين ديمپل ها يکنواخت تر و ريزتر بودند. کلمات کلي دي آلياژ آلومينيم 5052، جوشکاري قوسي تنگستن گاز خنثي، فرايند اصطکاکي اغتشاشي، ريزساختار، خواص مکانيکي، شکست نگاري.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی