ผลกระทบของพารามิเตอร์การเชื่อมเสียดทานแบบกวนต่อความแข็งแรงดึงของรอยต่อชนอะลูมิเนียมผสมหล่อกึ่งของแข็งเกรด 2024Influence of Friction Stir Welding Parameters on Tensile Strength of Semi-solid Cast 2024 Aluminum Alloy Butt Joints

Abstract

การเชื่อมเสียดทานแบบกวนเป็นการเชื่อมแบบไม่หลอมละลายซึ่งให้คุณภาพรอยเชื่อมที่ดี โดยเฉพาะสำหรับวัสดุที่เชื่อมได้ยากด้วยวิธีหลอมละลาย อย่างไรก็ตาม ในการเชื่อมเสียดทานแบบกวนนั้นจำเป็นต้องตั้งพารามิเตอร์การเชื่อมให้เหมาะสมเพื่อให้ได้รอยเชื่อมที่ดี ประกอบกับการศึกษาเรื่องการเชื่อมวัสดุอะลูมิเนียมผสมหล่อกึ่งของแข็งยังมีจำนวนน้อย งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบของพารามิเตอร์การเชื่อมเสียดทานแบบกวนตอ่ โครงสร้างจุลภาค และความแข็งแรงดึงของแนวเชื่อมต่อชนวัสดุอะลูมิเนียมผสมหล่อกึ่งของแข็ง 2024 ด้วยเทคนิคออกแบบการทดลองแบบแฟกทอเรียลเต็มจำนวนโดยกำหนดปัจจัยในการทดลอง 3 ปัจจัย ได้แก่ ความเร็วรอบในการหมุนกวนที่ 530 และ 790 รอบต่อนาที ความเร็วเดินเชื่อมที่ 22 และ 36 มิลลิเมตรต่อนาที และรูปทรงของหัวกวน แบบทรงกรวย ทรงกระบอกเรียบ และทรงกระบอกเกลียวผลการทดลองพบว่า ผลกระทบหลักที่ส่งผลต่อค่าความแข็งแรงดึงมากที่สุด คือ ความเร็วรอบในการหมุนกวน และรูปทรงของหัวกวนตามลำดับ ที่ระดับนัยสำคัญ 95% ในขณะที่ความเร็วเดินเชื่อมในช่วงระดับปัจจัยที่ศึกษาไม่ส่งผลต่อความแข็งแรงดึงอย่างมีนัยสำคัญ โดยรูปทรงของหัวกวนแบบทรงกระบอกเรียบ ความเร็วรอบในการหมุนกวน 530 รอบต่อนาที และความเร็วเดินเชื่อม 36 มิลลิเมตรต่อนาที ให้ค่าเฉลี่ยความแข็งแรงดึงสูงสุด 212 เมกะปาสคาล คิดเป็นความแข็งแรงดึงของงานเชื่อมต่อเนื้อวัสดุเดิมเท่ากับ 99%

Friction stir welding is one of solid state welding techniques which provide good weld joint compared with fusion welding techniques, especially for difficult-to-fusion welded materials. However, appropriate welding parameters were necessary to achieve good weld joints with friction stir welding. Moreover, there are a few reports on welding of semi-solid aluminum. The aims of this study are to investigate the influence of friction stir welding parameters on the microstructure and tensile strength of friction stir welding of butt joints between Semi-solid cast aluminum alloy 2024. A full factorial design technique was employed with 3 parameters, consisting of the rotation speed, welding speed and shape of stir head (cone, cylindrical and thread). Based on statistical results, it was found that the rotational speed and the shape of stir head parameters had an influence on microstructure and tensile strength of a welded joint, while welding speed was not a significant parameter at the 95% significance level. It was indicated that a cylindrical stir head at a rotational speed of 790 rpm and 36 mm/min welding speed yielded the highest tensile strength of 212 MPa, accounting for 99% of based material tensile strength.