جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی(FSW) یک روش نسبتاً جدید است که از یک ابزار چرخشی مصرف نشدنی برای تولید گرمای اصطکاکی و تغییر شکل پلاستیکی در موقعیت جوشکاری بهره می گیرد، بدین وسیله در شکل دهی اتصال هنگامی که در حالت جامد است تأثیر می گذارد.
دستاوردهای اصلیFSW که یک فرایند حالت جامد می باشد، اعوجاج پایین،فقدان عیوب مربوط به ذوب و استحکام اتصال بالا است، حتی در آن فرایند هایی که توسط تکنیک‌های معمولی غیرقابل جوش درنظر گرفته می شود. به علاوه اتصالات جوش شده توسط فقدان مشکلات/ عیوب پرکننده-القا شده توصیف می شود، زمانی که تکنیک احتیاج به هیچ پرکننده ای ندارد و توسط مقادیر هیدروژن پایین در اتصالات، یک ملاحظه قابل توجه در جوشکاری فولادها و دیگر آلیاژهای مستعد برای هیدروژن است.
FSW همچنین برای اتصالات لب به لب، گوشه ای، لب به لب،T، نقطه ای، نبشی و همچنین جوش اشیای خالی نظیر تانک‌ها و تیوب‌ها / لوله ها، تنه با ضخامت‌های متفاوت بکار برده می شود. این تکنیک می تواند اتصالاتی در فلزات غیر همجنس ایجاد کند. FSW یک پرش به جلو در تکنولوژی تولید است، پرشی که به محدوده وسیعی از صنایع شامل صنعت حمل و نقل به طور عموم و صنعت هواپیما به طور اختصاصی سود می رساند.
در فرایند FSW سه عامل مکانیکی در اتصال نقش دارند:
در کنار جوش به این روش، با استفاده از همین روش میتوان کامپوزیت نیز تولید کرد که به آن فرایند FSP گفته میشود. در فرایند FSP پین با چرخیدن خود پودر تقویت کننده را در فاز زمینه که به صورت خمیری در آمده پخیش کرده و باعث به وجود آمدن کامپوزیت میشود. با تکرار پاسهای عبور پین از نمونه میزان توزیع پودر تقویت کننده در کامپوزیت بهبود می یابد که از عوامل تعیین کننده در کیفیت محصول می باشد.در ادامه فیلم پروژه کامپوزیت سازی به همین روش زیر آب که در مرکز تحقیقات انجام شده است مشاهده می شود.
یکی از راههای به دست آوردن دانه های ریز در حد نانو متر استفاده از روش تغییر شکل پلاستیکی شدید می باشد که در روش FSP نیز این مهم اتفاق میافتد. در این روش موادی که به علت حرارت بالا به شکل خمیری در آمده حول پین در حال گردش تحت تغییر شکل پلاستیک شدید قرار میگیرند که در نتیجه در این منطقه دانه های ریزتری به وجود می آیند (Stirr Zone). اصلی ترین علت تشکیل دانه های ریز در این ناحیه تبلور مجدد دانه ها میباشد.
در روش FSW و FSP عیوب باقی مانده از ریخته گری تا حد خوبی میتوانند حذف شوند و ذرات فاز ثانویه حل شده و از بین بروند که در نتیجه نقاط تمرکز تنش حذف شده و استحکام مکانیکی ماده افزایش مییابد. روش FSP دارای متغیرهایی میباشد که تغییر هر یک از آنها میتواند کیفیت کامپوزیت را تحت تاثیر قرار دهد. در شکل زیر متغییرهای فرایند به صورت یکجا مشاهده میشوند.
درجوشکاری FSW چهار پارامتر بسیار مهم وجود دارد:
1-سرعت زاویه ای چرخش پین (w, rpm) ساعت گرد.
2-سرعت خطی که پین خط اتصال را طی میکند (v, mm/min) .
3-زاویه انحراف ابزار از خط عمود بر سطح قطعه کار (tilt angle)
4-نیروی عمودی وارد بر ابزار توسط کلگی دستگاه (N)
مزايا :
1-عدم نياز به فلاکس(روانساز) ، ماده پر کننده و گاز محافظ
2-مصرف انرژی الكتريكی کمتر و به طور کلی انرژی مورد نياز
3-عمليات جوشكاری نسبتا تميز و بدون قوس الكتريكی ،دود و گاز
4-منطقه Haz باريك و دارای دانه های ريز تر حتی نسبت به فلز اصلی
محدوديتها :
1-يكیاز قطعات بايد گرد باشد . همچنين بايد دارای شكل و طرحی باشد که بتوان آن را روی دستگاه بسته و به گردش
درآورد.البته اين محدوديت با طراحی های جديد بر طرف شده است ولی هزينه های مصرفی نسبتابالاست. اکثر مواد را ميتوان با اين روش جوشكاری نمود و تقريبا هيچ محدوديتی نداريم.
2-در فلزات مستحکم تر و سخت تر، بدلیل نیاز به استفاده از ابزار مستحکم تر از فلز پایه، محدودیت در استفاده وجود دارد.
دستگاه FSW موجود در مرکز تحقیقات مهندسی و علم مواد با قابلیت های تغییر در سرعت زاویه ای، سرعت خطی، زاویه ابزار و همچنین با دارا بودن ابزار مناسب برای جوشکاری فلزات سبک (آلومینیوم و منیزیم) و همچنین فولادها قادر به ارائه خدمات آزمایشگاهی و انجام تست های اتصال پروژه های دانشجویی و صنعتی تعریف شده بر پایه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و تعیین شرایط بهینه اتصال می باشد.
در ادامه فیلم تعدادی از پروژه های انجام شده در مرکز تحقیقات مهندسی مواد مشاهده میشوند که عبارت اند از: کامپوزیت سازی آلومینیوم با پور آلومینا، جوش فولاد 304 و 4140 به این روش و جوش آلومینیوم سری 7000
[1] Severe Plastic Deformation
لطفا براي استفاده از اين دستگاه فرم در خواست انجام آزمون در قسمت فرمها را تکمیل نمایید