دراسة عملية ومحاكاة للحام بالخلط الاحتكاكي لسبيكة الألمنيوم AA 5754-H12

الباحث

مصطفى مهدي هادي

المشرف

عقيل ضاهر صبحي - مهند محمد حسين الخفاجي

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة المعادن

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Friction stir welding;AA5754-H12;Simulation;Mechanical properties

اللحام بالخلط الاحتكاكي تقنية لحام في الحالة الصلبة كما ويتميز على طرق اللحام الانصهاري التقليدية بمميزات عدة منها الاستهلاك القليل للطاقة وتكون صديقة للبيئة وينتج وصلات لحام ذات خواص ميكانيكية جيدة. تتناول هذه الدراسة اللحام بالخلط الاحتكاكي لسبيكة المنيوم من نوع (5754-H12) بسمك 5 ملم باستخدام ثلاث سرع دورانية وهي )930+ 51460 1860 دورة/دقيقة) وثلاث سرع خطية (35، 65و 95 ملم / دقيقة) مع اعتماد زاوية ميل ثابتة للعدة بمقدار 2.5 درجة وعمق غرز بمقدار 2 ملم. تم اختيار المتغيرات لدراسة تأثير السرع الخطية والدورانية على الخواص الميكانيكية وفقا للمدى الحراري الناتج من قسمة السرعة الدورانية على السرعة الخطية (/0) والذي يساوي (17- lids (32 للدراسات السابقة والذي نتج عنه الحصول على أفضل الوصلات الملحومة من ناحية الخواص الميكانيكية. تمت دراسة تأثير متغيرات اللحام على الخواص الميكانيكية باستخدام اختبار الشد وفحص الصلادة. ان اختيار المتغيرات المثلى تمت وفقا لقيمة مقاومة الشد القصوى. ان المتغيرات المثلى التي تم الحصول عليها هي (930 دورة /دقيقة) سرعة دورانية و (35 ملم / دقيقة) سرعة خطية بكفاءة لحام تصل الى )87.5 %( وبنسبة (02/0) تصل الى (26). شهدت قيم الصلادة ارتفاعا Us gals في منطقة الخلط في بعض التجارب اعتمادا على درجة الحرارة والتشويه اللدن بفضل إعادة التبلور الديناميكي الذي يؤدي الى تنعيم الحبيبات. تمكن نموذج المحاكاة من توقع درجات الحرارة القصوى للتجارب بعد ان تم التحقق Lge بواسطة استخدام منظومة لقياس الحرارة تحتوي على مزدوجين حراريين تم وضعهما على جانبي عدة اللحام. ان التوزيع الحراري المقاس بواسطة نموذج المحاكاة اظهر توزيعا دقيقا للحرارة في الملحومة وان درجة الحرارة القصوى تم تسجيلها تحت عدة اللحام وتنخفض درجة الحرارة كلما ابتعدنا عن منطقة الخلط, تم قياس الانفعال اللدن باس تخدام نموذج المحاكاة والذي اظهر زيادة في الانفعال اللدن مع زيادة السرعة الدورانية والتي تؤدي الى زيادة درجة الحرارة وبالتالي تليين المعدن. ان زيادة السرعة الخطية يؤدي الى خفض درجة الحرارة وبالتالي انخفاض قيمة الانفعال اللدن. ان القيمة القصوى للانفعال المرن سجلت عند عنق bac اللحام Cus تتمركز عملية دوران المعدن مع العدة وتنخفض هذه القيمة كلما اتجهنا للاسفل حيث تمثل تاثير الخلط بواسطة مسبر العدة. ان استخدام الخصائص الفيزيوحرارية في النموذج اثبت زيادة دقة النتائج كانتشار درجة الحرارة والاتفعال اللدن. ولعدم توفر الخصائص الفيزيوحرارية لسبيكة (AA5754-H12) لحد (550°C) تم استخدام برنامج 20 للحصول على هذه الخصائص بعد ان تم التحقق من دقة نتائج البرنامج بمقارنته بتوليد خصائص سبيكة (AA7075) والتي تتوفر في المصادر.

Friction Stir Welding (FSW) is an effective joining process that is used to weld Aluminum alloys that have poor weldability. FSW has many advantages over the traditional fusion welding methods, such as low energy consumption, environmentally friendly, and also producing joints with good mechanical properties. This study included performing FSW for a similar aluminum alloy of (AA5754-H12) with a thickness of (5mm), using three rotational speeds (930, 1460, and1860 rpm) and three traverse speeds (35, 65, and 95 mm/min) with a fixed tilt angle of (2.5o) and a fixed plunge depth of (0.2mm). The FSW parameters were carefully chosen to study the effect of the heat input ratio represented by the rotational speed to the linear speed (ω/ʋ) on the mechanical properties according to the range (17-32) which has resulted in the optimum joints in previous studies. FSW parameters’ impact on the mechanical properties has been investigated using a tensile test and a hardness test. The optimum parameters have been chosen based on the ultimate tensile strength. The optimum parameters are (930 rpm) and (35mm/min) with a joint efficiency of 87.5% and a ratio (ω/ʋ) value of (26), so the ratio range has been proved as a valid benchmark for FSW. The hardness profile showed an increase in the stir zone (SZ) based on the amount of temperature and plastic deformation, due to the dynamic recrystallization which leads to a refined grain size. The numerical model predicted the peak temperature for the experiments after it had been validated using a system of thermocouples to measure the peak temperature experimentally. The temperature profile measured by the model showed reasonable temperature distribution with a maximum value under the tool’s shoulder which decreases gradually towards the outer regions of the Stir zone. The plastic strain was also measured which showed an observable increase by increasing the rotational speed that increases the temperature of the metal and then the softening increases. Increasing the traverse speed leads to a lower temperature and then the plastic strain decreased. The plastic strain’s highest value is located around the tool’s neck which gradually decreased moving downward the sheet’s bottom which represents the stirring effect of the pin. Using the thermo-physical properties in the model has proved to increase the accuracy of the results such as temperature and plastic strain. (AA5754-H12) don’t have available thermo-physical properties up to (550oC) so JMatPro software helped to generate the thermo-physical properties with a good agreement after the validation with (AA7075).

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب