عنوان پایان‌نامه
بررسی متالورژیکی و مکانیکی جوشکاری انفجاری اینکونل ۶۲۵ به فولاد
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 888;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 888;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48630
- تاریخ دفاع
- ۲۸ خرداد ۱۳۹۰
- دانشجو
- حمیدرضا زارعی رجانی
- استاد راهنما
- سیدعلی اصغر اکبری موسوی
- چکیده
- چکیده: در این مطالعه سعی شده است تا پس از ترسیم پنجره جوشکاری، اتصال انفجاری صفحات اینکونل 625 و فولاد ASTM A517 تحت بارهای انفجار و فواصل توقف گوناگون مورد مطالعه قرار گرفته و تأثیر این متغیرها بر جنبه های مکانیکی و متالورژیکی اتصال بررسی گردد. در این تحقیق نشان داده شده است که فولاد با افزایش بار انفجار و فاصله توقف دچار کرنش موضعی می گردد، پدیده ای که همراه با تشکیل باند های برشی بی دررو و ترک های کوچک در مجاورت فصل مشترک در فولاد است. از سوی دیگر، در محدوده متغیرهای به کار رفته، تنها تغییر شکل پلاستیک همگن به همراه ریز دانگی ناشی از تغییر شکل شدید پلاستیک در اینکونل قابل مشاهده می باشد. همچنین، بررسی فصل مشترک اتصال گویای این مطلب می باشد که با افزایش بار انفجار و فاصله توقف، شکل فصل مشترک به تدریج از حالت خطی به حالت موجی تغییر می کند و در بعضی از مناطق فصل مشترک موجی و به ویژه در گردابه ها، مناطق ذوب موضعی تشکیل می گردد. بررسی استحکام برشی اتصالات نشان می دهد که در تمامی حالات، شکست از درون فولاد رخ داده و لذا رفتار فولاد تعیین کننده استحکام برشی اتصالات می باشد، جایی که با افزایش بار انفجار و فاصله توقف و متعاقباً ضعیف شدن فولاد در اثر آغاز موضعی شدن کرنش، حالتی بهینه در استحکام برشی اتصال پدید می آید. در ادامه به منظور بررسی دقیق تر نمونه بهینه تولید شده، توزیع سختی در عرض اتصال، توزیع تنش های پسماند در ضخامت و نیز رفتار خوردگی در اتصال بهینه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که در نمونه بهینه، سختی در نزدیکی فصل مشترک افزایش یافته و با تشدید بار انفجار، این سختی نیز بیشتر می گردد. همچنین، نتایج توزیع تنش پسماند در نمونه بهینه حاکی از وجود تنش های پسماند فشاری در نزدیکی فصل مشترک و تنش های پسماند کششی در نقاط دور از مرز اتصال می باشد. سنجش خواص خوردگی در اتصال بهینه نشان می دهد که فرآیند انفجار با کاهش مقاومت به خوردگی یکنواخت در هر دو ماده همراه است در حالی که مقاومت به خوردگی موضعی در اینکونل دستخوش تغییر نمی گردد. همچنین مقایسه خواص خوردگی اینکونل در اتصال بهینه انفجاری با پوشش ذوبی چند لایه اینکونل نشان می دهد مقاومت به خوردگی موضعی در اینکونل پوشش داده شده انفجاری برتر از پوشش ذوبی چند لایه می باشد. کلمات کلیدی: جوشکاری انفجاری، اینکونل 625، فولاد ASTM A517، ریز ساختار، خواص مکانیکی، خواص خوردگی، پوشش ذوبی چند لایه.
- Abstract
- Abstract In the present study, an attempt has been made to investigate joining of Inconel 625 superalloy and ASTM A517 carbon steel plates through explosive welding procedure under various parameters. Also, the role of explosive load ratio besides stand-off distance in microstructural variation and mechanism of plastic deformation of plates was probed thoroughly. According to the obtained results, just homogeneous plastic strain mechanism along severe strain induced grain refinement was observed through Inconel alloy. On the other hand, increment of load ratio and stand-off distance shifted the homogeneous plastic deformation mechanism of steel to a localized strain mechanism accompanied by adiabatic shear bands and interfacial cracks formation. Indeed, Microstructural observation done by means of optical and scanning electron microscopes reveals that using higher explosive load ratio and stand-off distances will change the morphological feature of interface from a straight one to a wavy one gradually. It is seen that wavy interfaces are usually accompanied by formation of interfacial localized melted zones, where the X ray diffracted patterns acquired from interface, in addition to chemical composition variation through this region shows no evidence of a new phase formed in localized melted zones. Moreover, according to the shear Strength results, occurrence of failure path within steel side in all samples hint at dominant role of steel behavior in shear strength of joints, where by increment of explosive load ratio and stand-off distance, the consequent weakening of steel emanating from localized strain initiation makes an optimum shear strength condition. Furthermore, in order to investigate the optimum joint more precisely, the hardness distributions across the weld, residual stress distribution along the thickness and corrosion properties were probed in optimum weld. Also, the effect of load ratio increment on these characteristics was studied. Results show that hardness values increase by approaching interface of optimum weld, and more explosive load ratio heighten this trend. In addition, the residual stress measurement of optimum weld reveal existence of significant compressive stresses near the interface and tensile stresses far from bonding area, where stresses are intensified by more load ratio. Although the corrosion study of optimum joint suggests that uniform corrosion resistance of materials will be deteriorated by explosive welding procedure, it is seen that localized corrosion characteristics of Inconel alloy remain constant. More load ratio will aggravate the corrosion resistance strongly. Furthermore, according to the comparison of corrosion characteristics of explosively cladded Inconel alloy on steel with multilayer fusion cladded alloy, in spite of a slight uniform corrosion behavior enhancement through addition of fusion layers, the localized corrosion resistance of explosively cladded Inconel outweighs the multilayer fusion cladding. Key words: explosive welding, Inconel 625, ASTM A517 carbon steel, Microstructure, Mechanical properties, Corrosion properties, Multilayer fusion cladding.
