مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

مطالعه تجربی اثر سرعت دورانی و سرعت خطی ابزار در جوشکاری لب روی هم اصطکاکی اغتشاشی ورق های پلی آمید‌

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز
2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز
3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز
چکیده
در این پژوهش به جوشکاری خطی اصطکاکی اغتشاشی بر روی ورق های پلی آمید که به صورت لب روی هم قرار گرفته بودند، پرداخته شده است. پارامترهای مورد بررسی شامل سرعت دورانی و سرعت پیشروی است. با استفاده از طراحی آزمایش عاملی کامل، نمونه ها جوشکاری شده و تحت آزمون کشش قرار گرفتند. بیشترین استحکام برای پارامترهای با سرعت دورانی 1600 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 8 میلی متر بر دقیقه برابر با 2098 نیوتن است. همچنین سطح مقطع نمونه های جوشکاری شده برای مطالعه نحوه اثر پارامترهای جوشکاری بر اتصال مورد مطالعه قرار گرفت که نشان می دهد افزایش نسبت سرعت دورانی ابزار به سرعت پیشروی منجر به تولید حرارت مناسب و توزیع دمایی بهتر شده و در نتیجه ورق پایینی بیشتر در فرایند اتصال مشارکت می کند و استحکام بالاتری در اتصال مشاهده می شود. مهمترین دستاورد مطالعه حاضر این است که بدون نیاز به طراحی ابزاری خاص که در مطالعات گذشته در مورد پلیمرها بر آن تاکید شده است، می توان به اتصال مناسبی برای پلی آمید با استفاده جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی دست یافت. همچنین با استفاده از نسبت مناسب سرعت دورانی به سرعت پیشروی ابزار می توان کیفیت اتصال را بهبود بخشید.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] I. M. Husain, R. K. Salim, T. Azdast, S. Hasanifard, S. M. Shishavan, and R. Eungkee Lee, "Mechanical properties of friction-stir-welded polyamide sheets," International Journal of Mechanical and Materials Engineering, vol. 10, no. 1, p. 18, 2015/08/01 2015, doi: 10.1186/s40712-015-0047-6.
 
[2] S. Sattari, H. Bisadi, and M. Sajed, "Mechanical properties and temperature distributions of thin friction stir welded sheets of AA5083," International Journal of Mechanics and Applications, vol. 2, no. 1, pp. 1-6, 2012, doi: https://doi.org/10.5923/j.mechanics.20120201.01.
 
[3] M. Sajed, J. W. Guerrero, and H. A. Derazkola, "A Literature Survey on Electrical-Current-Assisted Friction Stir Welding," Applied Sciences, vol. 13, no. 3, doi: https://doi.org/10.3390/app13031563.
 
[4] H. Tagimalek and M. Mahmoodi, "Experimental evaluation of T-peel strength on functionally graded Al5083 and HDPE tri-laminated composites fabricated by colding-assisted friction stir additive manufacturing," Journal of Advanced Joining Processes, vol. 9, p. 100174, 2024/06/01/ 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.jajp.2023.100174.
 
[5] Z. Kallien, L. Rath, A. Roos, and B. Klusemann, "Application of friction surfacing for solid state additive manufacturing of cylindrical shell structures," Additive Manufacturing Letters, vol. 8, p. 100184, 2024/02/01/ 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.addlet.2023.100184.
 
[6] R. Kumar, N. Mehrotra, and K. Pal, "Effect of friction stir processing on mechanical, in vitro degradation, and biocompatibility behaviour of stir casted Mg-Zn-rare earth oxide composites for biodegradable implant applications," Journal of Alloys and Compounds, vol. 972, p. 172767, 2024/01/25/ 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.172767.
 
[7] J. Iwaszko and M. Sajed, "Technological Aspects of Producing Surface Composites by Friction Stir Processing—A Review," Journal of Composites Science, vol. 5, no. 12, p. 323, 2021, doi: https://doi.org/10.3390/jcs5120323.
 
[8] M. A. R. Pereira, A. M. Amaro, P. N. B. Reis, and A. Loureiro, "Effect of Friction Stir Welding Techniques and Parameters on Polymers Joint Efficiency—A Critical Review," Polymers, vol. 13, no. 13, p. 2056, 2021, doi: https://doi.org/10.3390/polym13132056.
 
[9] M. P. Dhanasekaran, M. Agilan, S. Avinash, K. N. Vidyananda, G. Sudarshan Rao, and D. Roy Mahapatra, "Influence of laser shock peening on Residual stress and microhardness of AA2219 friction stir weld," Materials Letters, vol. 356, p. 135586, 2024/02/01/ 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2023.135586.
 
[10]         C. Zhang, Y. Dong, and C. Ye, "Recent developments and novel applications of laser shock peening: A review," Advanced Engineering Materials, vol. 23, no. 7, p. 2001216, 2021, doi: https://doi.org/10.1002/adem.202001216.
 
[11]         M. Sajed and H. Bisadi, "Experimental failure study of friction stir spot welded similar and dissimilar aluminum alloys," Welding in the World, vol. 60, no. 1, pp. 33-40, 2016/01/01 2016, doi: https://doi.org/10.1007/s40194-015-0268-6.
 
[12]         F. Lambiase, H. A. Derazkola, and A. Simchi, "Friction Stir Welding and Friction Spot Stir Welding Processes of Polymers—State of the Art," Materials, vol. 13, no. 10, doi: 10.3390/ma13102291.
 
[13]         N. Vidakis, M. Petousis, N. Mountakis, and J. D. Kechagias, "Optimization of friction stir welding for various tool pin geometries: the weldability of Polyamide 6 plates made of material extrusion additive manufacturing," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 124, no. 7, pp. 2931-2955, 2023/02/01 2023, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-022-10675-5.
 
[14]         N. Ravi, M. Shanmugam, S. Bheemappa, and N. Gowripalan, "Influence of reinforcement on tribological properties of friction stir welded glass fiber reinforced polyamide 66," Journal of Manufacturing Processes, vol. 58, pp. 1052-1063, 2020/10/01/ 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.08.068.
 
 [15]        W. S. AbuShanab, M. Abd Elaziz, E. I. Ghandourah, E. B. Moustafa, and A. H. Elsheikh, "A new fine-tuned random vector functional link model using Hunger games search optimizer for modeling friction stir welding process of polymeric materials," Journal of Materials Research and Technology, vol. 14, pp. 1482-1493, 2021/09/01/ 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.07.031.
 
[16]         P. Song, A. Trivedi, N. Hawkins, A. Graham, D. Chapman, and C. R. Siviour, "Thermomechanical characterisation of polyamide 6 over a wide range of rates and temperatures," Polymer, vol. 300, p. 126907, 2024/04/25/ 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.polymer.2024.126907.
 
[17]         M. Sajed, "Parametric study of two-stage refilled friction stir spot welding," Journal of Manufacturing Processes, vol. 24, pp. 307-317, 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2016.09.011.
 
[18]         A. Alhourani, J. Sheikh-Ahmad, F. Almaskari, K. Khan, S. Deveci, and I. Barsoum, "Thermal modeling of friction stir welding of thick high-density polyethylene plates," Journal of Materials Research and Technology, vol. 28, pp. 4186-4198, 2024/01/01/ 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.01.044.
 
[19]         H. Aghajani Derazkola, E. Garcia, and M. Elyasi, "Underwater friction stir welding of PC: Experimental study and thermo-mechanical modelling," Journal of Manufacturing Processes, vol. 65, pp. 161-173, 2021/05/01/ 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.03.034.
[20]         B. Ahmad, F. Almaskari, J. Sheikh-Ahmad, S. Deveci, and K. Khan, "Thermomechanical Modeling of Material Flow and Weld Quality in the Friction Stir Welding of High-Density Polyethylene," Polymers, vol. 15, no. 15, doi: 10.3390/polym15153230.
 
[21]         E. Buchmann, M. Erdmann, M. Köberl, and P. Höfer, "A stationary shoulder with fluid temperature control for friction stir welding of polymers: development and investigation," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 121, no. 9, pp. 5901-5911, 2022/08/01 2022, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-022-09643-w.
 
[22]         M. A. R. Pereira, I. Galvão, J. D. Costa, R. M. Leal, and A. M. Amaro, "Joining of Polyethylene Using a Non-Conventional Friction Stir Welding Tool," Materials, vol. 15, no. 21, p. 7639, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/ma15217639.
 
[23]         S. H. Iftikhar, A.-H. I. Mourad, J. Sheikh-Ahmad, F. Almaskari, and S. Vincent, "A Comprehensive Review on Optimal Welding Conditions for Friction Stir Welding of Thermoplastic Polymers and Their Composites," Polymers, vol. 13, no. 8, p. 1208, 2021, doi: https://doi.org/10.3390/polym13081208.
 
[24]         M. Mahmoudiniya, A. H. Kokabi, M. Goodarzi, and L. A. I. Kestens, "Friction stir welding of advanced high strength dual phase steel: Microstructure, mechanical properties and fracture behavior," Materials Science and Engineering: A, vol. 769, p. 138490, 2020/01/02/ 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138490.
 
دوره 33، شماره 4 - شماره پیاپی 157
مهر و آبان 1403
صفحه 28-36

  • تاریخ دریافت 22 دی 1402
  • تاریخ بازنگری 31 تیر 1403
  • تاریخ پذیرش 13 مرداد 1403