Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,MohammadReza Toroghinejad
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamed Fotoohi
حامد فتوحی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Influence of friction stir processing on mechanical and microstructural properties of AA7075-T6 aluminum alloy jointed by gas tungsten arc welding
The welding of aluminum and its alloys has always represented a great challenge for designers and technologists. The preferred welding processes for aluminum alloy are gas metal arc welding and gas tungsten arc welding due to their comparatively easier applicability and better economy but past research on structural aluminum alloys demonstrated lower mechanical and microstructural properties in gas tungsten arc welds when compared to base-metal (BM), that mainly related to the presence of a tenacious oxide layer, high thermal conductivity, high coefficient of thermal expansion, solidification shrinkage, high solubility of hydrogen, and other gases, in molten state. However, there is a continual emphasis on decreasing the cost or weight of a given structure.Friction stir processing (FSP) is a technique that produces local microstructural modification and, when applied to gas tungsten arc welds, improves the microstructure and corresponding mechanical properties at the weld toe and crown locations. Aluminum alloy AA7075 (Al–Zn–Mg–Cu) is one of the high strength aluminum alloys. Its high strength to weight ratio, together with its natural aging characteristics, makes it attractive for a number of aircraft structural applications. The alloy derives its strength from precipitation of Mg 2 Zn and Al 2 CuMg phases. The aim of the present work is to investigate Influence of friction stir processing on microstructure and mechanical properties of AA7075-T6 aluminum alloy jointed by gas tungsten arc welding. The bare and friction stir processed welds were comparatively evaluated for their microstructural characteristics and mechanical properties. Friction stir processing was found to result in substantial microstructural refinement with fine and uniformly distributed particles. The use of friction stir processing has been found to improve the mechanical and microstructural properties of the welds compared to those of jointed by gas tungsten arc welding of this alloy due to grain refinement occurring in the fusion zone. The friction stir processing at 1600 rpm, 80 mm min -1 improved the tensile strength, hardness and percentage of elongation of 7075-T6 aluminum alloy jointed by gas tungsten arc welding by 14 pct, 66 pct and 300 pct respectively. The hardness of base metal (unwelded parent metal) in its initial T6 condition is approximately 120 VHN. But the hardness of the gas tungsten arc welding joint in the weld metal region center is 60 VHN. In the case of friction stir processed joints, the weld metal hardness has been found to increase compared to unprocessed welds and arrive 90 VHN in friction stir processed weld at welding speed of 80 mm min _1 and rotational speed of 1600 rpm. This work demonstrates that friction stir processing is an effective strategy for improving mechanical and microstructural properties in aluminum–zinc alloy fusion welds. Keywords : Gas tungsten arc welding; Friction stir Processing; 7075-T6 aluminum alloy; Microstructure
در روش های جوشکاری ذوبی مانند جوشکاری قوسی تنگستن گاز حرارت ایجاد شده جهت برقراری اتصال بسیار بالاست، لذا این گروه از روش های جوشکاری به دلیل ذوب و انجماد سریع که اتفاق می افتد مشکلات عدیده ای مانند واکنش بین زمینه و ذرات تقویت کننده و اثرات جدایش هنگام انجماد مجدد مذاب را در آلیاژهای آلومینیوم پدید می آورند و خواص مکانیکی اتصال را کاهش می دهند. فرایند اصطکاکی اغتشاشی یک روش بسیار مفید و کارآمد در اصلاح ریزساختار و بهبود خواص مکانیکی اتصالات است و مشابه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی انجام می گیرد با این تفاوت که در فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر خلاف جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی اتصالی صورت نمی گیرد. آلیاژهای گروه 7000 آلومینیوم از پر استحکام ترین آلیاژهای آلومینیوم هستند. این آلیاژها به دلیل داشتن استحکام بالا، چگالی پایین، چقرمگی شکست بالا، پایداری حرارتی نسبتاً خوب ساختار میکروسکوپی، عموماً در ساخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوا فضا بکار می رود. در این پژوهش اثر پارامترهای فرایند اصطکاکی اغتشاشی، سرعت چرخش ابزار و سرعت پیشروی ابزار، به عنوان متغیر بر روی خواص مکانیکی و ریزساختار اتصالات ایجاد شده با استفاده از فرایند جوشکاری قوسی تنگستن گاز در آلیاژ آلومینیوم T6-7075 پرداخته شده است. خواص کششی، ریزسختی و ریزساختار اتصالات نمونه ی تحت فرایند جوشکاری قوسی تنگستن گاز قرار گرفته و نمونه های تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج پژوهش نشان داد فرایند اصطکاکی اغتشاشی باعث اصلاح ریزساختار ناحیه جوش ایجاد شده به روش جوشکاری قوسی گاز-تنگستن می شود و خواص مکانیکی مطلوبی را ایجاد می کند. مقدار سختی در ناحیه جوش نمونه متصل شده با جوشکاری قوسی تنگستن گاز ثابت نبوده اما در نمونه های تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته مقدار سختی در تمام عرض ناحیه اغتشاشی تقریباً یکنواخت بود. در فرایند اصطکاکی اغتشاشی با افزایش سرعت چرخش ابزار، گرمای ورودی در ناحیه اغتشاشی به دلیل اصطکاک بیشتر افزایش می یابد که باعث اختلاط بیشتر در ناحیه اغتشاشی می شود. با افزایش سرعت گردش ابزار از 1000 دور در دقیقه به 1600 دور در دقیقه، استحکام افزایش می یابد و با افزایش سرعت پیشروی فرایند از 40 میلی متر بر دقیقه به 80 میلی متر بر دقیقه، استحکام افزایش می یابد. در بین پارامترهای انتخاب شده برای انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی، نمونه ایجاد شده با سرعت گردش ابزار 1600 دور در دقیقه و سرعت پیشروی 80 میلی متر بر دقیقه بهترین خواص مکانیکی را نشان داد و منجر به افزایش استحکام کشش نهایی از مقدارMPa 280، که مربوط به نمونه ی متصل شده با فرایند جوشکاری قوسی تنگستن گاز بود، به مقدار MPa 320 شد که این نمونه بهترین خواص کششی را نشان داد، همچنین درصد تغیر طول در نمونه تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته نسبت به نمونه تحت جوشکاری قوسی تنگستن گاز قرار گرفته نزدیک به % 300 افزایش یافته است. در این نمونه شکست از محل اتصال فلز پرکننده با فلز پایه بود که ناشی از عدم توانایی فلز پرکننده برای تحمل بیشتر نیرو می باشد. با افزایش سرعت چرخش ابزار در سرعت پیشروی ثابت یا با کاهش سرعت پیشروی ابزار در سرعت ثابت چرخش ابزار، دمای بیشینه افزایش می یابد و در نتیجه سرعت سرد شدن کاهش می یابد که بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی موثر است. کلمات کلیدی: آلومینیوم، اصلاح ریزساختار، جوشکاری قوسی تنگستن گاز، فرایند اصطکاکی اغتشاشی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی