بررسی اثر سرعت ابزار بر سختی و تنش پسماند در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم 2024-T351 با روش تجربی و شبیه‌سازی عددی

Abstract

در این تحقیق، ساختار میکروسکوپی، سختی سطحی و تنش پسماند در ورق‌های آلیاژ آلومینیوم 2024-T351 که به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و با سرعت‌های دورانی و پیشروی متفاوت ابزار، به صورت لب به لب به یکدیگر متصل شده‌اند، مورد بررسی قرار‌ گرفته است. با توجه به این که آلیاژ آلومینیوم 2024-T351 دارای قابلیت عملیات حرارتی می‌باشد، نتایج آزمون سختی نمونه‌ها نشان می‌دهد افزایش سرعت دورانی و یا کاهش سرعت پیشروی ابزار، سختی را در ناحیه جوشکاری، کاهش می‌دهد. با استفاده از روش استاندارد پراش اشعه ایکس، که یک روش غیر مخرب می‌باشد، تنش‌های پسماند در نمونه‌های جوشکاری شده، اندازه‌گیری شده است. شبیه‌سازی اجزا محدود فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با روش مدل حرارتی و محاسبه حرارت تولیدی در حین جوشکاری، در نرم افزار آباکوس انجام گرفته است. مقایسه مقادیر تنش‌های پسماند حاصل از حل عددی با اندازه‌گیری‌های تجربی نشان می‌دهد، مدل عددی می‌تواند پیش‌بینی قابل قبولی از میدان تنش پسماند در اتصالات جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ارائه دهد. بررسی نتایج تنش‌های پسماند نشان می‌دهد، با افزایش سرعت دورانی و پیشروی ابزار، مقادیر تنش‌ در ناحیه جوشکاری شده افزایش می‌یابد؛ که علت آن بالا رفتن گرادیان حرارتی در اثر افزایش سرعت دورانی، و کاهش افت سختی و مقاومت بیش‌تر در برابر تغییر شکل پلاستیک با افزایش سرعت پیشروی ابزار است.