فرایند فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر صفحات آلومینیوم آلیاژی 2024 در گستره نسبتا وسیعی از سرعت پیشروی( 25 الی 63 میلی متر بر دقیقه) و سرعت چرخش(315 الی 800 دور بر دقیقه) انجام شد. تغیرات دمایی و اندازه دانه در منطقه اغتشاشی اندازه گیری و تعیین گردید و ارتباط بین اندازه دانه و دمای منطقه اغتشاشی مورد تحلیل و بررسی واقع شد. بررسی های انجام شده آشکار نمود که پارامترهای فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر میزان حرارت ایجاد در منطقه اغتشاشی تاثیر و موجب تغییرات اندازه دانه در این ناحیه مطابق با رابطه زنر-هالومن می شود. بررسی های انجام شده نشان داد که تغییرات اندازه دانه به متغیرهای اجرایی فرایند اصطکاکی اغتشاشی مرتبط می باشد و می توان این وابستگی را به صورت رابطه ریاضی نشان داد. همچنین بررسی های محاسباتی انجام شده نشان داد که نرخ کرنش اعمال شده حین فرایند اصطکاکی اغتشاشی مستقل از متغیرهای اجرایی این فرایند است و میزان آن در کل فرایند ثابت است.

در پژوهش حاضر، تاثیر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر آلیاژ آلومینیوم 2024 و تولید کامپوزیت سطحی آلومینیوم ـ نیکل بر سطح این آلیاژ با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور فرایند اصطکاکی اغتشاشی با سرعت چرخشی ابزار 1250 دور بر دقیقه و سرعت خطی 24 میلی متر بر دقیقه بدون افزودن پودر و با اعمال پودر خالص نیکل انجام شد. سطح مقطع نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و سختی سنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت شناسایی نوع فازها و ترکیبات از آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) استفاده گردید. همچنین برای ارزیابی مقاومت به سایش نمونه ها، آزمون سایش رفت و برگشتی بکار برده شد. نتایج نشان می دهد اندازه دانه بعد از انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی به 0.3 برابر اندازه دانه فلز کاهش یافته است و سختی فلز پایه از حدود 54 ویکرز افزایش قابل توجه ای داشته است و در حالت بیشینه خود به 120 ویکرز رسیده است. نتایج در مورد کامپوزیت تولید شده نشان می دهد، ذرات تقویت کننده به صورت یکنواخت در نواحی نزدیک به سطح در زمینه توزیع شده اند و همچنین ترکیب بین فلزی Al3Ni به صورت درجا تشکل شده است به همین دلیل سختی در ناحیه اغتشاشی افزایش یافته و در حالت بیشینه خود به 129 ویکرز رسیده است. انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی و تولید کامپوزیت درجا با این روش موجب بهبود مقاومت به سایش فلز اولیه شده است.

کاربرد گسترده فرآیند ماشین کاری در تولید قطعات صنعتی، بهینه سازی این فرآیند را مورد توجه محققان قرار داده است. در این بین استفاده از شبیه سازی المان محدود بیشتر مورد توجه واقع شده است. اما میزان دقت و قابلیت اعتماد نتایج پیش بینی شده عمدتا به انتخاب معادله بنیادی که تنش سیلان ماده را تحت شرایط برش (کرنش، نرخ کرنش و دما) بیان می نماید، وابسته است. یکی از دقیق ترین و کاربردی ترین معادلات ارائه شده به منظور بررسی رفتار دینامیکی مواد مختلف، معادله بنیادی جانسون- کوک است. به منظور مدل سازی رفتار مواد با استفاده از معادلات بنیادی، نیاز به تعیین ضرایب معادلات برای هر ماده می باشد. به منظور محاسبه ضرایب معادله جانسون- کوک در بیان رفتار دینامیکی آلومینیوم آلیاژی 5083، از ترکیب اطلاعات تنش سیلان تست های فشردن در نرخ کرنش پایین و تست های ماشین کاری متعامد با نرخ کرنش بالا، استفاده شده است. پس از تعیین ضرایب معادله، به منظور تعیین صحت آن، فرآیند ماشین کاری با استفاده از کد تجاری آباکوس به روش اجزاء محدود شبیه سازی و نتایج حاصل از آن با نتایج تجربی مقایسه شده است. بررسی ها نشان دهنده صحت ضرایب بدست آمده و معادله برقرار شده برای آلومینیوم آلیاژی فوق می باشد. بنابر این با استفاده از این معادله می توان رفتار آلیاژ انتخابی را در سایر فرآیندهای ماشین کاری و شکل دهی مدل و از نتایج آن استفاده کرد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

رفتار رسوب گذاری و تغییرات سختی آلیاژ آلومینیوم 2024 حل سازی شده، پس از تغییر شکل پلاستیک شدید و حین پیری طبیعی بررسی شده است. حین فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید (کرنش در حدود 1)، مناطق GPB یا خوشه های اتمی Cu-Mg به صورت دینامیکی تشکیل می شوند. این موضوع با حذف اثر تشکیل مناطق GPB یا خوشه های اتمی Cu-Mg از منحنی آنالیز گرماسنجی افتراقی تایید می شود. تشکیل دینامیکی این فازها حین فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید سبب کاهش سینتیک پیری طبیعی نمونه تغییر شکل پلاستیک شدید یافته، نسبت به نمونه بدون تغییر شکل می شود. از طرفی مقایسه این پژوهش با مطالعات قبلی نشان می دهد که تشکیل فازهای نیمه پایدار در محدوده های کم کرنش فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید اتفاق می افتد، این در حالی است که در کرنش های بالاتر تشکیل رسوبات پایدارتر محتمل تر هستند.

در این تحقیق به منظور بهبود خواصمکانیکی آلیاژ آلومینیوم 2024، ابتدا آلومینیوم نانوساختار به روش نورد تبریدی تولید و سپس به روش جوشکاری مقاومتی نقطه ای جوشکاری شد. برای این منظور نمونه های آلومینیومی پس از انجام عملیات آنیل محلولی در دمای oC495 به مدت 55 دقیقه، نمونه ها تا کاهش ضخامت 85 درصد تحت فرآیند نورد تبریدی قرار گرفتند. سپس به منظور حصول همزمان استحکام و انعطاف پذیری ورق های تولید شده تحت عملیات پیر سازی قرار گرفتند. در این راستا آلیاژ فوق با پارامتر های مختلف جوش، شامل شدت جریان 60 الی KA105، نیروی الکترود KN 3، و مدت زمان جوشکاری 1/0 ثانیه جوشکاری شد. بیشترین میزان نیروی برش کشش دکمه جوش در شرایط جوشکاری با جریانKA 95 بدست آمد.

آلیاژهای قابل پیرسختی به دلیل وجود رسوبات ریز و پراکنده، خواص مکانیکی مناسبی از خود نشان می دهند. این آلیاژها به دلیل تشکیل رسوبات و مناطق GP به سختی مورد تغییر شکل پلاستیک شدید قرار می گیرند. در این پژوهش تاثیر عملیات نورد سرد روی آلیاژ 2024 آلومینیوم در شرایط عملیات محلولی شده بررسی شد. نتایج نشان دادند چنانچه عملیات نورد سرد بلافاصله پس از آبدهی به ماده اعمال شود، امکان انجام نورد با کرنش زیاد در دمای محیط فراهم می گردد. افزون بر این، در نتیجه کرنش بالا تنها با اعمال یک پاس نورد توزیعی مناسب از رسوبات در جهت نورد تشکیل شده که باعث افزایش چشمگیر استحکام ماده و کاهش قابل ملاحظه زمان پیرسازی می گردد.

در جوشکاری انفجاری، منبع تامین کننده انرژی، ماده منفجره است که انفجار خود یکی از فلزات جوشکاری شونده را به شتاب بالایی رسانیده و آنرا به فلز دیگر جوش می دهد. متغیرهای مهم در این فرایند عبارت از فاصله توقف، مقدار خرج انفجاری و ضخامت لوله پرنده می باشد. در این مقاله استحکام برشی فصل مشترک جوش های انفجاری آلومینیوم به فولاد که در شرایط مختلف جوشکاری شده اند، مطالعه شده است. برای این منظور جهت آزمایش استحکام برشی فصل مشترک، از قطعات جوشکاری شده نمونه های کشش مخصوصی تهیه شده است. پس از مقایسه استحکام نمونه های جوشکاری شده در شرایط مختلف معلوم شد که افزایش فاصله توقف، افزایش نسبت خرج انفجاری و کاهش ضخامت لوله پرنده آلومینیومی همگی در محدوده انجام آزمایش های این تحقیق باعث افزایش استحکام فصل مشترک جوش می گردند.