۰تا۱۰۰ جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی FSW

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی چیست و چطوری انجام می شود ؟!

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یا جوشکاری FSW که مخفف کلمـــه انگلیسی Friction Stir Welding میباشد یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است که در اوایل سال ۱۹۹۰ میلادی معرفی شد . در این فرآیند تشکیل پیوند بر حرارت اصطکاکی یک ابزار چرخان بین دو جزیی که باید جوشکاری شوند، متکی است. اصطکاک ماده را تا دمایی گرم می کند که در آن ماده به آسانی سیلان می کند و اجزاء در تماس با هم به واسطه ی این عمل اختلاط فلزی به هم متصل می شوند. هیچ ذوب شدنی اتفاق نمی افتد و اتصال حالت جامدی با یکپارچگی بالا تشکیل می شود.

مناطق مختلف در جوشکاری FSW

سه منطقه ی مجزا را می توان در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مشخص کرد.

۱) منطقه ی اختلاطی

۲) منطقه ی متاثر از حرارت و تغییر شکل یا TMAZ

۳) منطقه ی متاثر از حرارت یا HAZ

منطقه ی اختلاطی گاهی به آن « دکمه ی جوش» هم گفته می شود ، منطقه ای است که در آن اتصال اولیه از بین می رود. این منطقه توسط شانه ی ابزار گرم می شود و به وسیله ی چرخش ابزار ، سبب اختلاط فلز پایه می شوند.معمولاً انتهــای شانه ی ابزار که پین یا پروب نامیده می شود قطر کمتـــری دارد که سبب اختلاط راحتتر مواد می شود.

منطقه ی متاثر از حرارت و تغییر شکل یا TMAZ که مخفف کلمـــه انگلیسی  Thermo Mechanically Affected Zone است ناحیه ی اطراف منطقه اختلاطی است که در آن مقداری سیلان ماده اتفاق می افتد. اغلب مقدار کمی تبلور مجدد در این ناحیه مشاهده می شود. در بعضی مواد (فولادها، آلیاژهای تیتانیم) ممکن است شناسایی TMAZ مشکل باشد.

منطقه ی متاثر از حرارت یا HAZ جوشکاری FSW مشابه HAZ جوش ذوبی است  تنها منبع حرارتی متفاوت است. در منطقه ی متاثر از حرارت جوش های اصطکاکی اغتشاشی اغلب همان واکنش های متالورژیکی که در جوش های ذوبی مشاهده می شود، رخ می دهد. برای مثال، هم در جوش های FSW و هم در جوش های ذوبی ، نرم شدن HAZ در جوشکاری آلومینیم به علت پیرشدن بیش از حد روی می دهد.

مکانیزم جوشکاری FSW چطوری است ؟

به منظور جوشکاری موفق یک ماده با استفاده از FSW ، سیلان ماده در دماهای بالا ضروری است. از تنش سیلان به عنوان تابعی از دما میتوان برای تعیین ویژگی های اختلاطی ماده استفاده کرد. در کل، هرچه تنش سیلان ماده با افزایش دما سریع تر افت کند، این ماده را به وسیله ی FSW راحت تر می توان جوش داد. در مثال نشان داده شده زیر، آلیاژ A بسیار راحت تر از آلیاژ B جوشکاری می شود زیرا تنش سیلان پایین تری در محدوده ی دمای منطقه ی اختلاطی نشان می دهد.

دماهای اختلاطی بالاتر بر سایش ابزار نیز تاثیر گذارند. برای مثال جوشکاری فولادهای زنگ نزن، آلیاژهای پایه نیکل، دماهای بسیار بالایی که برای به دست آوردن سیلان مورد نیاز است سبب سایش زیاد ابزار میشوند و تغییرات ریزساختاری زیادی در منطقه ی اختلاطی، TMAZ و HAZ نسبت به فلز پایه ایجاد می کنند.

مکانیزیم جوشکاری FSW مطابق فیلم کوتاه زیر است .