:
اتصال فلزات غیر هم جنس یک ایده جالب و موثر در صنعت می باشد . هدف از اتصال فلزات غیر هم جنس ترکیب خواص دو فلز برای افزایش کارایی و بازدهی قطعات تولیدی می باشد . همچنین این عمل مقاومت به سایش ٬ خوردگی و استحکام به ویژه بالا از یک فلز و قابلیت هدایت حرارتی مقاومت به خوردگی و وزن کم از فلز دیگر را به دنبال دارد . آلیاژ آلومینیوم دارای وزن کم ٬ استحکام ویژه بالا و هدایت حرارتی خوب می باشد . فولاد زنگ نزن آستینیتی دارای استحکام بالا و مقاومت به خوردگی خوب می باشد. اتصال این دو فلز می تواند کاربرد وسیعی در بسیاری از صنایع داشته باشد زیرا باعث کاهش وزن ماشین آلات تولیدی می شود که این امر به نوبه خود موجب افزایش بازدهی و کاهش مصرف سوخت می گردد. اتصال این دو فلز غیر هم جنس با استفاده از روش های متداول ذوبی به دلیل اختلاف زیاد در خواص حرارتی آنها دشوار می باشد و جوش حاصل از این روش ها به دلیل ایجاد ساختار های بین فلزی دارای شکنندگی بالایی می باشد . فرایند های خالت جامد روش مناسبی برای اتصال اینگونه فلزات می باشند . [5]
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یکی از فرایند های حالت جامدی است که می تواند برای اتصال فلزات غیر هم جنس به خصوص با خواص حرارتی متفاوت به کار رود. در مورد اتصال فلزات غیر هم جنس به وسیله این روش تحقیقات زیدی نظیر اتصال آلیاژآلومینیوم به مس ٬ آلیاژ های مختلف آلومینیوم مانند 2024 به 6013 را می توان نام برد . در مورد اتصال آلیاژ آلومینیوم به فولاد نیز برای اولین بار واتاناب و همکاران در سال 2003 اتصال آلیاژ آلومینیوم 5083 به فولاد کربنی ss400 با ضخامت 2 میلی متر گزارش کردند . شننیز روی اتصال فولاد 1018 به آلیاژ آلومینیوم 6061 مطالعاتی انجام داد . تاناکا و همکاران روی خواص جوش آلیاژ آلومینیوم 7075 به فولاد در سال 2009

 مطالعه انجام دادند . نوروزی و همکاران در سال 2012 بر روی خواص اتصال آلیاژ آلومینیوم 1100 به فولاد کربنی مطالعاتی انجام دادند . در این تحقیق به بررسی امکان اتصال فولاد زنگ نزن آستینی 304 به آلیاژ آلومینیوم 5050 پرداخته شده است . در ادامه تاثیر پارامتر های سرعت دورانی و خطی و افست ابزار مورد بررسی قرار گرفته است . همچنین اثر عملیات حرارتی آنیل بر ریز ساختار و خواص مکانیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. [7]

1-1- روش آزمایش :
در این تحقیق ٬ ورق هایی از دو ماده به ضخامت 3 mm   استفاده شد . ورق آلومینیومی در قسمت پیشرو و ورق فولادی در قسمت پسرو قرار گرفت . تصویر شماتیک فرایند در شکل 1 نشان داده شده است .
شکل 1 تصویر شماتیک فرآیند جوشکاری مورد
در جدول 1 ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی هر کدام از ورق های آلیاژ های مورد استفاده نشان داده شده است . ابزار مورد استفاده از جنس کاربید تنگستن بوده و نسبت به محور عمودی با زاویه انحراف  2 درجه موقعیت دهی شد . شکل ابزار مخروطی و با قطر شولدر 20 میلی متر و زاویه تقعر 3 درجه انتخاب شد . در شکل 2 مشخصات هندسی ابزار نشان داده شده است . در این تحقیق ٬ در سرعت دورانی  rpm  710 و سرعت خطی   mm/min 28  به بررسی تاثیر افست ابزار در 0 ٬ 8/0 و 5/1 میلی متر پرداخته شده است . با توجه به اینکه افست 5/1 میلی متر نتیجه مطلوب تری را در آزمایش های اولیه دارا بوده است ٬ در افست 5/1 میلی متر و سرعت دورانی rpm 500 تاثیر پارامتر سرعت خطی در سرعت های 40 ٬ 56 و mm/min 80 مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه تاثیر عملیات حرارتی آنیل بر  خواص ریزساختاری و مکانیکی نمونه جوشکاری شده مورد بررسی قرار گرفت . عملیات آنیل کردن نمونه ها در دمای ℃ 350 و به مدت min 60 انجام شد.
 برای  بررسی خواص مکانیکی از آزمایش های میکروسختی و کشش و برای مطالعه خواص ریزساختاری از میکروسکوپ نوری  ٬ الکترونی و پراش اشعه x استفاده شده است.
شکل 2 هندسه ابزار مورد
شکل 3 نحوه افست ابزا
جدول 1 ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی ورق های آلیاژی مورد استفاده

      2-1- مطالعات کتابخانه ای
        انستیتو جوش کمبریج انگلستان یک روش جدید جوشکاری را که می تواند در اتصال آلیاژهای آلومینیم انقلابی ایجاد کند ابداع کرده است. مزایای ویژه این فرایند سبب استفاده گسترده از آن در صنعت شده است بگونه ای که گفته می شود پس از معرفی این روش به عنوان فرایند تولیدی جهت اتصال دهی آلیاژهای سبک از جمله آلیاژهای آلومینیم ، نسبت تقاضا به عرضه محصولات پایه همانند ورق وشمش به شدت افزایش یافته است و منجر به افزایش قیمت آلومینیم شده است .
یکی از دلایل این امر مشکلات جوشکاری ذوبی آلیاژهای آلومینیم می باشد. روش های MIG و TIG فرایندهایی هستند که در صنعت اغلب برای اتصال آلیاژهای آلومینیم عملیات حرارتی پذیر مورد استفاده قرار می گیرند. اما در آنها عیوبی نظیر تخلخل ، ذوب ناقص ( به علت لایه های اکسیدی ) ، نفوض ناقص ، ترک و ناخالصی وجود دارد. به ویژه در آلیاژهای سری 2000 مشکلات زیادی در جوشکاری ذوبی مشاهده می شود .
حساسیت به ترک گرم در این نوع آلیاژها به علت دامنه ی وسیع دمای انجماد با توجه به حضور عناصر آلیاژی بیشتر می باشد. به علت تمایل زیاد آلومینیم مذاب به ترکیب با اکسیژن ، در حین فرایندهای جوش ذوبی ، اکسید آلومینیم به سرعت تشکیل می شود و به دلیل دمای ذوب بالاتر نسبت به فلز خالص ، سبب ذوب ناقص در جوش می گردد. اگر این اکسیدها ضخامت قابل توجهی پیدا کنند ، چون عایق الکتریکی می باشند ، توانایی جلوگیری از قوس را در هنگام شروع جوشکاری دارند. از طرفی ضریب انبساط حرارتی آلیاژهای آلومینیم زیاد و حدود دو برابر فولاد می باشد ، لذا اتصالات جوش آلومینیم ، در حین سرد شدن سریع از دمای ذوب دارای تمرکز تنش پس ماند قابل ملاحضه ای می شوند. حتی با استفاده از گازهای محافظ خنثی و یا فلاکس های خاص در برخی آلیاژها مانند 2024 و 7075 به راحتی نمی توان اتصال مطلوبی را به دست آورد. امروزه ضرورت بررسی و پژوهش روش های نوین جوشکاری حالت جامد برای غلبه بر مشکلات مذکور ، افزایش کیفیت و حتی سرعت فرایند جوشکاری احساس می شود ، که امروزه به کمک جوشکاری FSW این مشکل حل شده است.
دشواری در ایجاد جوش های با استحکام بالا و مقاوم در برابر خستگی و شکست در آلیاژهای هوافضای آلومینیم پر آلیاژ توسط روش های جوشکاری ذوبی محدوده ی استفاده از این آلیاژها را کوچکتر کرده است. این آلیاژهای آلومینیم به خاطر ایجاد ریزساختار انجمادی و ناخالصی در ناحیه جوش عموما به عنوان آلیاژهای جوش ناپذیر طبقه بندی می شود. همچنین کاهش خواص مکانیکی جوش در مقایسه با فلزات پایه در این نوع آلیاژها قابل توجه می باشد. وجود این مسائل باعث شده است که اتصال این آلیاژها از طریق روش های جوشکاری مرسوم غیرقابل قبول باشد. از جوش مقاومتی می توان برای جوشکاری بعضی از آلیاژهای آلومینیم استفاده کرد ، اما آماده سازی سطح آنها هزینه زیادی را دربر دارد و اکسیدهای سطحی ایجاد شده یک مشکل بزرگ در استفاده از این روش اتصال است.
در FSW هیچ فلز پرکننده ای استفاده نمی شود ، بنابراین هر نوع آلومینیمی را می توان جوش داد بدون اینکه نگران سازگار بودن ترکیب فلز پرکننده با فلزات پایه بود که این موضوع در جوشکاری ذوبی یک محدودیت به حساب می آید.