بررسی اثر پارامترهای سرعت چرخش، پیشروی و عمق نفوذ ابزار در اتصال فلز به کامپوزیت توسط فرایند جوش اصطکاکی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد تهران شمال

2 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران

3 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران

چکیده

در تحقیق پیشرو که به بررسی تجربی اتصال فلز و کامپوزیت به روش اتصال اصطکاکی (FLJ) می‌پردازد، کامپوزیت الیاف شیشه با ماتریس ترموپلاست پلیمری PA6 با 20% وزنی الیاف چاپد شیشه و آلیاژ آلومینیوم 5052 مورد استفاده قرار گرفته ‏اند و هدف بررسی استحکام نمونه‌های متصل شده به روش اتصال اصطکاکی روی‌ هم در دو حالت استاتیکی و خستگی و تحقیق در مورد اثر پارامترهای نرخ پیشروی، سرعت دورانی و عمق نفوذ مختلف برای هر نمونه بر خواص مکانیکی می‌باشد. پس از اتصال نمونه‌ها و انجام تست‌های مربوط مشخص شد که اتصال تحت تأثیر هر سه پارامتر قرار می‌گیرد، به طوریکه در عمق نفوذ کمتر و نرخ پیشروی بیشتر و سرعت دورانی متوسط بالاترین استحکام کششی حاصل شد. به‌ نحوی‌که هر چه فشار و حرارت در ناحیه اتصال بیشتر می‌شد، ضخامت کامپوزیت موردنظر در ناحیه سطح مشترک نازک‌تر شده و باعث کاهش مقاومت اتصال می‌گردید. شکست اتصالات به دلیل وجود تخلخل و حباب‌های به وجود آمده در سطح مشترک اتصال بود. اتصالات در تست خستگی استحکام خوبی داشتند، به‌طوری‌که شکست 72% آن‌ها به‌صورت شکست چقرمه در سازه کامپوزیت بود و نه در محل اتصال بین کامپوزیت و فلز.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] F. C. Campbell Jr, "Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials", Elsevier, New York, USA, (2011).
[2] ف. غروی، ا. ابراهیم زاده و ع. سهیلی، "ارزیابی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال لبه روی هم جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم 6061 در سرعت های پیشروی متفاوت"، فصلنامه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال دهم، شماره دوم، ص  29، تابستان (1395).
[3] Groche, P., Wohletz, S., Brenneis, M., Pabst, C., and Resch, F., "Joining by Forming-A Review on Joint Mechanisms, Applications and Future Trends", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 214, No. 10, pp. 1972-1994, (2014).
[4] Pramanik, A., "Developments in the Non-traditional Machining of Particle Reinforced Metal Matrix Composites", International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 86, pp. 44-61, (2014).
[5] Möller, F., Thomy, C., Vollertsen, F., Schiebel, P., Hoffmeister, C., and Herrmann, A., "Novel Method for Joining CFRP to Aluminium", Physics Procedia, Vol. 5, pp. 37-45, (2010).
[6] Li, D., Chrysanthou, A., Patel, I., and Williams, G., "Self-piercing Riveting-A Review", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 92, No. 5-8, pp. 1777- 1824, (2017).
[7] Kweon, J.H., Jung, J. W., Kim, T. H., Choi, J. H., and Kim, D. H., "Failure of Carbon Composite-to-Aluminum Joints with Combined Mechanical Fastening and Adhesive Bonding", Composite Structures, Vol. 75, No. 1-4, pp. 192-198, (2006).
[8] Lee, C. J., Kim, J. Y., Lee, S. K., Ko, D. C., and Kim, B. M., "Design of Mechanical Clinching Tools for Joining of Aluminium Alloy Sheets", Materials & Design, Vol. 31, No. 4, pp. 1854-1861, (2010).
[9] Tan, X., Zhang, J., Shan, J., Yang, S., and Ren, J., "Characteristics and Formation Mechanism of Porosities in CFRP During Laser Joining of CFRP and Steel", Composites Part B: Engineering, Vol. 70, pp. 35-43, (2015).
[10] Chen Y., and Nakata, K., "Friction Stir Lap Joining Aluminum and Magnesium Alloys", Scripta Materialia, Vol. 58, No. 6, pp. 433-436, (2008).
[11] م. کثیری و ک. امینی ، م. صادقی گوغری، "بررسی نسبت سرعت دوران به پیشروی ابزار در جوشکاری همزن اصطکاکی اتصال غیر همجنس آلیاژ آلومینیوم 5083 به تیتانیوم خالص تجاری"، فصلنامه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، شماره سوم، ص 257-266، پاییز (1394).
[12] Thomas, W., and Nicholas, E., "Friction Stir Welding for the Transportation Industries", Materials & Design, Vol. 18, No. 4-6, pp. 269-273, (1997).
[13] Nagatsuka, K., Yoshida, S., Tsuchiya, A., and Nakata, K., "Direct Joining of Carbon-fiberreinforced Plastic to an Aluminum Alloy using Friction Lap Joining", Composites Part B: Engineering, Vol. 73, pp. 82-88, (2015).
[14] Goushegir, S., Dos Santos, J., and Amancio-Filho, S., "Friction Spot joining of Aluminum AA2024/carbon-fiber Reinforced Poly (Phenylene Sulfide) Composite Single Lap Joints: Microstructure and Mechanical Performance", Materials & Design (1980-2015), Vol. 54, pp. 196-206, (2014).