فرآوری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیوم. آلومینیوم و آلیاژهای آن یکی از پر کاربردترین فلزات صنعتی به خاطر نسبت استحکام به وزن بالا و سبکی در انواع سازه ها می باشد. یکی از جدیدترین فرایندهای استحکام بخشی به آلیاژهای آلومینیوم و ساخت کامپوزیت های پایه آلومینیومی، فرآوری اصطکاکی اغتشاشی ( به انگلیسی:Friction stir processing ) که الهامی از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ( به انگلیسی:Friction stir welding ) است، می باشد و باعث افزایش استحکام، چقرمگی و مقاومت به خوردگی و سایش می گردد.
مشاهده گشته که به وسیلهٔ فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر روی آلومینیوم، حالت ابرمومسانی به وجود آمده و افزایش طول حتی تا بالای %۱۰۰۰ نیز می رسد[ ۱] . فرآوری اصطکاکی اغتشاشی از انواع فرایندهای تغییر شکل پلاستیک شدید است. در این تکنیک یک ابزار استوانه ای چرخان با شانه قطور و نوکی که می تواند هندسه های مختلف داشته باشد و به پین موسوم است، درون قطعه کار به عمق مشخصی نفوذ کرده و با حرکت پیشروی در جهت دلخواه منطقه را در امتداد حرکت خود پالایش دانه می کند. وظیفهٔ شانهٔ ابزار تولید حرارت اصطکاکی بوده و وظیفهٔ پین ابزار ایجاد کرنش و اغتشاش جهت کامل کردن فرایند ترمومکانیکی می باشد. این تکنیک دقیقاً اصولی مشابه با فرز کاری عمو محور با ابزار انگشتی است. با این تکنیک می توان کامپوزیت سطحی نیز در عمق مشخصی تولید کرد[ ۲] . قطعه کار فرآوری شده در ریز ساختار خود دارای چهار منطقهٔ متفاوت از نظر دانه بندی و خواص مکانیکی می باشد:
• منطقهٔ اغتشاش NZ OR ST
• منطقهٔ متاثر از عملیات ترمومکانیکی TMAZ
• منطقهٔ متاثر از حرارت HAZ
• منطقهٔ فلز پایه BM
در بین تمامی مناطق بالا، منطقهٔ متاثر از حرارت HAZ به علت رشد دانه ها ( آنیلینگ ) و احتمال ترک دارای ضعیف ترین خواص مکانیکی و سختی می باشد و خطرناکترین و حساس ترین قسمت قطعه کار فرآوری شده است.
پالایش دانه ( به انگلیسی: grain refinement ) نوعی فرایند ترمومکانیکی است که در آن دانه بندی فلزات کوچک تر شده و در سطح انرژی پایین تری نیز نسبت به حالت کار سرد قرار دارند و خواص مکانیکی برتر را به ارمغان می آورند. آلومینیوم یکی از فلزاتی است که به شدت مستعد پالایش دانه تحت فرایندهای تغییر شکل پلاستیک شدید می باشد. تغییر شکل پلاستیک شدید باعث پالایش دانه در آلیاژهای آلومینیوم می شود. از معروف ترین فرایند تغییر شکل پلاستیک شدید که بر روی آلیاژهای آلومینیوم انجام می گردد می توان به اکستروژن در کانال زاویه دار ( ECAP ) اشاره کرد. فرایندی که در حین فرآوری اصطکاکی اغتشاشی رخ می دهد به تبلور مجدد دینامیکی یا پویا موسوم است. تبلور مجد پویا به هر دو عامل دما و کرنش یا تغییر شکل نیازمند است و نزدیک به دمای تبلور مجدد فلز تحت فرآوری رخ می دهد. نرخ کرنش، نرخ سرمایش و مدت زمان سپری شده در دمای بیشینه نیز از موثرترین عوامل در تحول تبلور مجدد پویا می باشد. به طور خلاصه تبلور مجدد دینامیکی شامل تکثیر نابجایی ها در ساختار بلوری فلز و کنار هم قرار گرفتن نابجایی های تولید شده و به وجود آوردن مرز دانه های فرعی می باشد و دما نیز باعث پایدار شدن سطح انرژی دانه ها با منظم کنار هم قرار گرفتن نابجایی های تولید شده و سهولت تغییر شکل و افزایش کرنش و تکثیر نابجایی ها می گردد[ ۳] .
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفمشاهده گشته که به وسیلهٔ فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر روی آلومینیوم، حالت ابرمومسانی به وجود آمده و افزایش طول حتی تا بالای %۱۰۰۰ نیز می رسد[ ۱] . فرآوری اصطکاکی اغتشاشی از انواع فرایندهای تغییر شکل پلاستیک شدید است. در این تکنیک یک ابزار استوانه ای چرخان با شانه قطور و نوکی که می تواند هندسه های مختلف داشته باشد و به پین موسوم است، درون قطعه کار به عمق مشخصی نفوذ کرده و با حرکت پیشروی در جهت دلخواه منطقه را در امتداد حرکت خود پالایش دانه می کند. وظیفهٔ شانهٔ ابزار تولید حرارت اصطکاکی بوده و وظیفهٔ پین ابزار ایجاد کرنش و اغتشاش جهت کامل کردن فرایند ترمومکانیکی می باشد. این تکنیک دقیقاً اصولی مشابه با فرز کاری عمو محور با ابزار انگشتی است. با این تکنیک می توان کامپوزیت سطحی نیز در عمق مشخصی تولید کرد[ ۲] . قطعه کار فرآوری شده در ریز ساختار خود دارای چهار منطقهٔ متفاوت از نظر دانه بندی و خواص مکانیکی می باشد:
• منطقهٔ اغتشاش NZ OR ST
• منطقهٔ متاثر از عملیات ترمومکانیکی TMAZ
• منطقهٔ متاثر از حرارت HAZ
• منطقهٔ فلز پایه BM
در بین تمامی مناطق بالا، منطقهٔ متاثر از حرارت HAZ به علت رشد دانه ها ( آنیلینگ ) و احتمال ترک دارای ضعیف ترین خواص مکانیکی و سختی می باشد و خطرناکترین و حساس ترین قسمت قطعه کار فرآوری شده است.
پالایش دانه ( به انگلیسی: grain refinement ) نوعی فرایند ترمومکانیکی است که در آن دانه بندی فلزات کوچک تر شده و در سطح انرژی پایین تری نیز نسبت به حالت کار سرد قرار دارند و خواص مکانیکی برتر را به ارمغان می آورند. آلومینیوم یکی از فلزاتی است که به شدت مستعد پالایش دانه تحت فرایندهای تغییر شکل پلاستیک شدید می باشد. تغییر شکل پلاستیک شدید باعث پالایش دانه در آلیاژهای آلومینیوم می شود. از معروف ترین فرایند تغییر شکل پلاستیک شدید که بر روی آلیاژهای آلومینیوم انجام می گردد می توان به اکستروژن در کانال زاویه دار ( ECAP ) اشاره کرد. فرایندی که در حین فرآوری اصطکاکی اغتشاشی رخ می دهد به تبلور مجدد دینامیکی یا پویا موسوم است. تبلور مجد پویا به هر دو عامل دما و کرنش یا تغییر شکل نیازمند است و نزدیک به دمای تبلور مجدد فلز تحت فرآوری رخ می دهد. نرخ کرنش، نرخ سرمایش و مدت زمان سپری شده در دمای بیشینه نیز از موثرترین عوامل در تحول تبلور مجدد پویا می باشد. به طور خلاصه تبلور مجدد دینامیکی شامل تکثیر نابجایی ها در ساختار بلوری فلز و کنار هم قرار گرفتن نابجایی های تولید شده و به وجود آوردن مرز دانه های فرعی می باشد و دما نیز باعث پایدار شدن سطح انرژی دانه ها با منظم کنار هم قرار گرفتن نابجایی های تولید شده و سهولت تغییر شکل و افزایش کرنش و تکثیر نابجایی ها می گردد[ ۳] .
