بهینه‌سازی چند هدفه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با استفاده از روش طراحی تاگوچی، سطح پاسخ و الگوریتم ازدحام ذره

نوع مقاله : گرایش ساخت و تولید

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت ا... بروجردی

2 گروه ساخت و تولید دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول

چکیده

روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی اولین بار در سال 1991 میلادی توسط مؤسسه جوشکاری بریتانیا به‌عنوان روش اتصال حالت جامد ابداع و برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم به‌کار گرفته ‌شد. این روش، بازدهی انرژی بالا و سازگاری خوبی با محیط زیست دارد. در مجموع، فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مناسب فلزاتی است که نقطه ذوب پایین داشته و جوشکاری ذوبی آن‌ها کیفیت مطلوبی ندارد. در این پژوهش بهینه‌سازی چند هدفه خواص مکانیکی در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم AH12 1050 با استفاده از ترکیب روش‌های سطح پاسخ و بهینه­سازی چند هدفه ازدحام ذره انجام شده است. همچنین، برای طراحی آزمایش از روش تاگوچی استفاده شده است. در این روش متغیرهایی از جمله قطر پین ابزار، قطر شانه، سرعت دورانی، سرعت پیشروی و زاویه انحراف به‌عنوان متغیرهای فرآیند و 3 متغیر استحکام نهایی، چقرمگی و سختی در منطقه متاثر از حرارت و کار مکانیکی به‌عنوان توابع هدف انتخاب شده­اند. علاوه بر این تمام بررسی‌ها بر روی دو نوع پین استوآن‌های رزوه‌دار و مخروطی ساده و به‌صورت آزمایشگاهی انجام شده است. در نهایت نتایج بهینه‌سازی و دقت حداقل 93% پیش‌بینی نشان‌دهنده انطباق خوب مدل پیش­بینی کننده سطح پاسخ و آزمایش می­باشد.

کلیدواژه‌ها



<p><a href="https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/deed.en"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="data/maj/news/CC_By_NC.%5B1%5D.png" alt="Smiley face" width="800" height="120
3" /></a></p>

  • Mishra, S., Mahoney, M. W., “Friction Stir Welding and Processing”, ASM International, 2007.##
  • Guerra, M., Schmidt, C., McClure, J., Murr, L., Nunes, A., “Flow patterns during friction stir welding”, MATER CHARACT, Vol. 49, No. 2, pp. 95-101, 2002.##
  • Sahin, M., “Joining with Friction Welding of High Speed Steel And Medium – Carbon Steel”, J MATER PROCESS TECH, Vol. 168, pp. 202-210, 2005.##
  • Sahin, M., Akata, H.E., Gulmez, T., “Characterization of Mechanical Properties in AISI 1040 Parts Welded by Friction Welding”, MATER CHARACT, Vol. 58, pp. 1033-1038, 2007.##
  • Moradi, M. M., Jamshidi, Aval H., Jamaati, R., “Experimental investigation on the effect of friction stir welding process parameters in dissimilar joining of AA2024-T351 and AA6061-T6 aluminum alloys”, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 9, pp. 394-402, 2016 (in Persian).##
  • Stephen Leon, J., Jayakumar, V., “Investigation of mechanical properties of aluminium 6061 alloy friction stir welding”, International Journal of Students’ Research in Technology & Management, Vol. 2, pp. 140-144, 2014.##
  • Yousif, Y.K., Daws, K.M., Kazem, B.I., “Prediction of friction stir welding characteristic using neural network”, Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, Vol. 2, No. 3, pp. 151-155, 2008.##
  • Shanmuga Sundaram, N., Murugan, N., “Tensile behavior of dissimilar friction stir welded joints of aluminum alloys”, MATER DESIGN, Vol. 31, No. 9, pp. 4184-4193, 2010.##
  • Ghaffarpour, M., Kolahgar, S., Mollaei Dariani, B., Dehghani, K., “Evaluation of dissimilar welds of 5083-H12 and 6061-T6 produced by friction stir welding”, METALL MATER TRANS A, Vol. 44, No. 8, pp. 3697-3707, 2013.##
  • Sakhaeie, A., Kazemi Nasrabadi, M., Jalali Aghchai, A., Barimani Varandi, A., “Optimization of friction stir spot welding process parameters to achieve maximum failure load”, Iranian Journal of Manufacturing Engineering, Vol. 5, No. 1, pp. 13-27, 2018 (in Persian).##
  • Fallahi Arezoudar, A., Hosseini, A., “Optimization of friction stir welding parameters of dissimilar AA5052 and AA6061-T6 joint for achieving optimum microstructure and mechanical propertieS”, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, No. 7, pp. 20-30, 2017 (in Persian).##
  • Yuvaraj, K. P., Ashoka Varthanan, P., Haribabu, L., “Optimization of FSW tool parameters for joining dissimilar AA7075-T651 and AA6061 aluminium alloys using Taguchi Technique”, in Materials Today: Proceedings, 2020.##
  • Marimuthu, R. Pandiyarajan, S., “Parametric optimization and tensile behaviour analysis of AA6061 - ZrO2 - C FSW samples”, in Materials Today: Proceedings, 2020.##
  • Jangra, K. K., Sharma N., Khanna, R., Matta, D., “An experimental investigation and optimization of friction stir welding process for AA6082 T6 (cryogenic treated and untreated) using an integrated approach of Taguchi, grey relational analysis and entropy method”, Journal of Materials: Design and Applications, Vol. 230, No. 2, pp. 454-469, 2016.##
  • Shubham, V., Deepika, G., Joy, P. M., Usha, B., “Multi-objective optimum design for FS welded 7039 aluminium alloy considering weld quality issues”, Materials Today Communications, p. in Press, 2021.##
  • Khalili, Kh., Eftekhari Shahri, S. E., Kahhal P., Khalili M S., “Wrinkling study in tube hydroforming process”, KEY ENG MAT, Vol. 473, pp. 151-158, 2011.##
  • Kahhal P., Ahmadi, S.Y., Deilami. H., “Investigation of Drawing Bead Parameters and Multi Objective Optimization in Deep Drawing Process”, Aerospace Mechanics Journal, Vol. 13, No. 3, pp. 21-31, 2017 (in Persian).##
  • Kahhal, P., Ahmadi Brooghani, S.Y., Azodi, H.D., “Multi-objective optimization of sheet metal forming die using FEA coupled with RSM”, J MECH SCI TECHNOL, Vol. 27, pp. 3835–3842, 2013.##
  • Najafi, A. A., Mushakhian, S.,“Optimization of investment portfolio using multi-objective particle swarm algorithm for probabilistic multi-period model of mean semi-variance” Financial engineering and portfolio management, Vol. 6, No. 23, pp. 133-147, 2015 (in Persian).##
  • Shi, Y., Eberhart, R., “Parameter selection in particle Swarm Optimization”, Evolutionary Programming, Vol. 7, pp. 611-616, 1998.##
  • Mohamad Reza Pour, O., Haghighatjou, P., Zeynali, M.J., “Compression of Genetic Algorithm and Particle Swarm Algorithm models for Optimizing Coefficients of Sediment Rating Curve in estimation of Suspended Sediment in Sistan River; Case Study Kohak station”, Journal of Irrigation & Water Engineering, Vol. 6, No. 22, pp. 76-89, 2015 (in Persian).##
  • Coello, A. C., Pulido, G. T., Lechuga, M. S, “Handling multiple objectives with particle swarm optimization”, IEEE T EVOLUT COMPUT, Vol. 8, No. 3, pp. 256-279, 2004.##
  • Sajed, H., Bisadi, M., “Experimental failure study of friction stir spot welded similar and dissimilar aluminum alloys”, Weld World, Vol. 60, pp. 33-40, 2016.##
  • Akinlabi, E. T., “Characterisation of Dissimilar Friction Stir Welds between 5754 Aluminum Alloy and C11000 Copper”, PhD Thesis, Nelson Mandela Metropolitan University, Port Elizabeth, 2010.##
  • https://www.makeitfrom.com/material-properties/1050-H12-Aluminum.

Zhang, Z. H., Li, W. Y., Feng, Y., Li, J. L., Chao, Y. J., “Improving mechanical properties of friction stir welded AA2024-T3 joints by using a composite backplate”, MATER SCI ENG, Vol. 598,
pp. 312-318, 2014.##