طراحی و ساخت ترانسدیوسر و ابزار التراسونیک در فرایند جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی

Abstract

جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی در زمره روش های اتصال دائم است که به دلیل ماهیت ترمومکانیکال اتصال مواد در حالت نیمه جامد و نیروهای جوشکاری بالا، نیازمند ابزار، گیره بندی و ماشین ابزار بسیار مستحکم است. راهکار ترکیب این فرایند با ارتعاش التراسونیک، کاهش نیروهای جوشکاری و بهبود کیفیت اتصال را به همراه دارد. در این تحقیق، ایده نحوه مقایسه اعمال دو نوع ارتعاش التراسونیک محوری و خمشی بر فرایند جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی، منجر به ساخت مجموعه ابزار جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی و ترانسدیوسر التراسونیک منحصربه فردی گردید. در واقع یکی از اهداف این پژوهش طراحی یگانه ابزاری است که قابلیت ارتعاش در دو مود محوری و خمشی در دو فرکانس مختلف را دارا باشد. همچنین اثرات تغییر جرم و اینرسی مجموعه ابزار بر جوش به دلیل استفاده از مجموعه ابزارهای جداگانه برای هر مود فرکانسی، حذف گردد. در نهایت، مدل نهایی آنالیز مودال شده ساخته شد و تحت اندازه گیری تجربی دامنه ارتعاشات در فرکانس رزونانس دو مود محوری و خمشی قرار گرفت و تأثیر دامنه ارتعاشات در این دو مود به صورت آزمایشگاهی بررسی شد. برتری استفاده از ارتعاش خمشی نسبت به ارتعاش محوری در جهت حصول جوش با کیفیت بالاتر را می توان یکی از نتایج این مطالعه برشمرد. همچنین دو برابر شدن دامنه ارتعاشات از 8 به 16 میکرومتر برای جوشکاری ارتعاشی در مود خمشی، تقویت استحکام اتصال را به همراه داشت.