فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به عنوان یکی از فرآیندهای بهبود ریزساختار سطحی مواد مورد توجه است. در این پژوهش تاثیر پارامترهای این فرآیند روی ریزساختار و خواص مکانیکی منطقه اغتشاشی مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای مورد بررسی در این پژوهش سرعت چرخش و طراحی ابزار می باشد. از سه ابزار با پین مخروطی، پین بدون رزوه و پین رزوه دار استفاده شد. سرعت چرخش های مورد استفاده، 400، 500، 630، 800، 1000، 1250 و 1600 دور در دقیقه می باشد. بهبود سیلان مواد با افزایش سرعت چرخش موجب از بین رفتن حفرات ایجاد شده در حین فرآیند اصطکاکی اغتشاشی گردید. هم چنین در ابزار روزه دار به دلیل بیش ترین سیلان مواد بی عیب ترین حالت از نظر عدم وجود حفرات مشاهده گردید. هم چنین به دلیل تغییر شکل بیش تر مواد در حالت استفاده از ابزار رزوه دار، مکان های جوانه زنی تبلور مجدد بیش تر شده و در نتیجه کوچکترین اندازه در این حالت حاصل شد. هم چنین تغییر بافت کریستالی در اثر فرآیند اصطکاکی اغتشاشی حاصل گردید. این تغییر به صورتی بود که سطح مقطع نمونه اغتشاشی بیش تر شامل صفحه لغزش و دوقلویی می باشد.

چکیدهمقدمه: یکی از مشکلات اساسی در خطوط لوله نفت و گاز، خوردگی سایشی روی لبه های کانال جریان در مجرابند شیر آلات سماوری و توپی است. در شرایط معمول که گاز با فشاری حدود 145 بار و سرعت تقریبی 70 فوت بر ثانیه در حال حرکت است؛ ذرات معلق موجود در گاز با لبه های کانال جریان مجرابند برخورد کرده و باعث فرسایش شدید روی آنها می­شود. مقاومت در برابر سایش فولادها عمدتاً به خواص سطحی آنها بستگی دارد و  می توان با افزایش سختی سطح توسط فرایند اصطکاکی اغتشاشی (FSP)، مقاومت به سایش را افزایش داد.روش­: در این مطالعه، فولاد A216-WCB که در ساخت قطعات ریختگی شیرها، فلنجها و اتصالات به کار می رود، با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی در حالت بهینه پارامترهای فرایند، یک و سه پاس فرایند شد. ریزساختار، سختی و خواص سایش منطقه فرایند شده مورد بررسی قرار گرفت.یافته­ ها: از نتایج بررسی مشخص شد که دو ناحیه متمایز، منطقه اغتشاشی (SZ) و منطقه متاثر حرارتی- مکانیکی (TMAZ)، در ناحیه فرایند شده تشکیل شده اند. در اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی، اندازه دانه فریتی در منطقه اغتشاشی از 25 میکرون به حدود 3 میکرون کاهش یافت. سختی منطقه اغتشاشی از 165 ویکرز به حدود 780 افزایش یافت. همچنین مقاومت به سایش منطقه اغتشاشی تا 3 برابر  افزایش یافتنتیجه­ گیری: با اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر روی لبه­ی مجرابند در تماس با جریان سیال و اصلاح ریز ساختار می توان مقاومت به سایش را افزایش داد و در نتیجه افزایش عمر و دوام شیر آلات در مقابل خوردگی سایشی ناشی از سیال و ذرات همراه ایجاد نمود.

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

چکیده مقدمه: در این پژوهش، ساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیم 6061 با نانو ذرات تقویت­ کننده گرافن تولید شده با روش اصطکاک اغتشاشی (FSP) بررسی شد. سرعت چرخش ابزار از 112 الی 280 دور بر دقیقه، سرعت حرکت ابزار در بازه 5/31 الی 20 میلی متر بر دقیقه و شیب ابزار مخروطی در 2، 5/2 و 3 درجه تنظیم گردید. روش­: مشخصه ­یابی با آزمایش­های کشش، میکروسختی، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) همراه با طیف­ سنجی انرژی اشعه ایکس (EDS) و میکروسکوپ نوری (OM) صورت گرفت. یافته ­ها: با افزایش نسبت سرعت چرخش به سرعت حرکت ابزار (پیشروی بر دور) از 07/0 تا 28/0 و افزایش زاویه ابزار از 2 تا 3 درجه، استحکام کششی از 338 تا 396 مگاپاسکال، استحکام تسلیم از 319 تا 383 مگاپاسکال و درصد ازدیاد طول 9/10 تا 3/12 درصد افزایش داشته است. همچنین میکرو سختی در ناحیه فرآیند شده از 273 تا 400 ویکرز افزایش یافت. نتیجه ­گیری: در نهایت نمونه با زاویه نوک ابزار 3 درجه، سرعت چرخش ابزار 112 دور بر دقیقه و سرعت حرکت ابزار 5/31 میلیمتر بر دقیقه به عنوان حالت بهینه خواص استحکام و انعطاف پذیری انتخاب شد.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای زیر مجموعه ای از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی خطی است که برای ایجاد اتصال نقطه ای در ورق های نازک با جنس های مختلف بدون ذوب فلز پایه مورد استفاده قرار گرفته است. طرح باکس-بنکن بر اساس روش رویه پاسخ، به منظور مدل سازی و بهینه سازی پارامترها در فرآیندهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر جنس صفحه پشتیبان و بکارگیری طرح باکس-بنکن به منظور بررسی اتصالات ایجاد شده با روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای در ورق های آلیاژ آلومینیوم 7075-T6 جهت دستیابی به بیش ترین نیروی شکست و مطالعه حالت شکست در اتصالات است. بدین منظور سه پارامتر پیوسته (سرعت دورانی، عمق نفوذ و سرعت پیشروی عمودی ابزار) در سه سطح و یک پارامتر گسسته (جنس صفحه پشتیبان) در دو سطح تعریف شده اند. به منظور بررسی تاثیر جنس صفحه پشتیبان از آلیاژ آلومینیوم 7178 و آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V استفاده شد. محدوده پارامترهای پیوسته با استفاده از آزمایش های تجربی و نتایج تحقیقات سایر محققان تعیین شد. نتیجه آزمایش ها با استفاده از رابطه چند جمله ای مرتبه دوم پیش بینی شد. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل آماری، میزان تاثیر پارامترهای فرآیند بر نیروی شکست اتصال به ترتیب عبارت است از: عمق نفوذ ابزار، جنس صفحه پشتیبان، سرعت پیشروی عمودی ابزار و سرعت دورانی ابزار. شکست از ناحیه اغتشاش (شکست برشی)، شکست از منطقه تو رفتگی شانه و شکست از ناحیه مجاور با تو رفتگی شانه پس از آزمایش کشش در اتصالات مشاهده شد. بیش ترین استحکام اتصال در حالت شکست از ناحیه مجاور با شانه ابزار بدست آمد.

در این تحقیق به بررسی پارامترهای فرآیندی و شرایط فرآوری سطحی آلیاژ آلومینیوم 6061 طی فرآیند اصطکاکی-اغتشاشی پرداخته می شود. پارامترهای مهم جهت فرآوری نمونه ها در انجام این فرآیند پس از بررسی کامل انتخاب شده اند. تأثیر پارامترهای فرآیندی مختلف شامل سرعت دورانی، سرعت پیشروی و عمق فروروی ابزار و اندازه ذرات تقویتی پودر آلومینا بر روی استحکام کششی و ریز سختی و رفتار خوردگی نمونه ها موردبررسی قرارگرفته است. پس از تولید نمونه ها، آزمون کشش، شکست نگاری و سختی سنجی سطح رویه نمونه های موردمطالعه قرارگرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که فرآوری با افزودن ذرات آلومینا در سایز میکرومتری استحکام کششی نهایی، سختی و مقاومت به خوردگی را نسبت به ذرات نانومتری بهبود بیشتری می دهد. همچنین نتایج نشان می دهند که رفتار خوردگی پس از افزودن ذرات تقویتی آلومینا به دلیل کاهش سرعت، جریان و پتانسیل خوردگی نسبت به فلز پایه بهبود می یابد. ارزیابی میکرو ساختار نمونه های فرآوری شده پس از آزمون خوردگی نشان می دهد که ذرات تقویتی آلومینا در اندازه میکرومتری باعث کاهش میزان حفرات می شود و منجر به ایجاد سطح نمونه صاف تری می شود.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای یکی از فرآیندهای تولید برتر با کاربردهای متعددی می باشد که امروزه توجه زیادی در صنایع هوافضا به خود معطوف کرده است. هدف اصلی در این تحقیق، مقایسه استحکام کششی-برشی اتصال ورق های متفاوت آلیاژهای آلومینیوم 3T-2024 و 6T-7075 در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای با فرآیند پرچ کاری مورد استفاده متداول در سازه های بال و بدنه هواپیما می باشد. همچنین تاثیر پارامتر های مختلف از قبیل تاثیر سرعت نفوذ ابزار، سرعت دورانی ابزار و ترتیب قرار گرفتن ورق های آلیاژهای آلومینیوم بر استحکام کششی ناحیه اتصال فرآیند جوشکاری اصطکاکی با استحکام کششی فرآیند اتصال پرچکاری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. با انتخاب مناسب این پارامتر ها، استحکام کششی-برشی بهینه اتصال قابل دستیابی است. نتایج حاصل از این تحقیق می تواند جهت جایگزینی فرآیند پرچ کاری با فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای در صنایع هوافضا و به ویژه در قسمت هایی از بال و بدنه هواپیما به منظور دستیابی به استحکام بالاتر در اتصالات مورد نظر استفاده نمود. در نتیجه خرابی های مرتبط با اتصالات مورد استفاده در سازه های هواپیما کاهش موثری داده می شود.

در این پژوهش تولید و بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیم 6061 تقویت شده با پودرهای تکی و هیبریدی دی بوراید تیتانیم و گرافن به روش اصطکاکی اغتشاشی بررسی شده است. از میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی مجهز به طیف سنج پراش انرژی اشعه ایکس و آنالیز پراش سنجی اشعه ایکس برای شناسایی ریزساختار و فازهای موجود استفاده شد. خواص مکانیکی نمونه ها به وسیله آزمون کشش و سختی سنجی بررسی شد. در میان نمونه های تقویت شده با دی بوراید تیتانیم و گرافن به صورت تکی، به ترتیب نمونه با wt%20 دی بوراید تیتانیم و نمونه با wt%1 گرافن بالاترین خواص مکانیکی را نشان دادند. همچنین بین تمامی نمونه ها بالاترین خواص مکانیکی مربوط به نمونه تقویت شده با پودرهای هیبریدی شامل wt%20 دی بوراید تیتانیم و wt%1 گرافن است و استحکام تسلیم و نهایی این نمونه به ترتیب از 75 و Mpa160 (مربوط به آلیاژ آلومینیم 6061 اولیه) به 191 و Mpa271 افزایش یافت. همچنین میانگین سختی این نمونه در ناحیه همزده شده برابر VHN101 است که نسبت به آلیاژ اولیه (VHN62) و نمونه اصطکاکی اغتشاشی شده بدون پودر (VHN71) افزایش چشم گیری نشان داد.