عنوان پایان‌نامه
بررسی ریز ساختار و خواص مکانیکی اتصال غیر هم جنس مس به فولاد زنگ نزن
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 981;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56106
- تاریخ دفاع
- ۱۸ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- میثم گرامی مرکید
- استاد راهنما
- سیدعلی اصغر اکبری موسوی
- چکیده
- در حوزه ی تولید و انتقال نیرو، ترکیب فولاد- مس اغلب به خاطر هدایت الکتریکی و انسجام بالای آنها مورد استفاده قرار می گیرد. اتصال ترکیبات فلزی غیر هم جنس مانند مس به فولاد یک مسئله چالش برانگیز به علت تفاوت های زیاد در خواص فیزیکی و شیمیایی این دو ماده است. با توجه به مشکلات جوشکاری ذوبی این دو ماده، در این پژوهش اتصال سر به سر ورق های با ضخامتmm 3 از جنس فولاد زنگ نزن 321AISI و مس با خلوص بالا با استفاده از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی(FSW) مورد بررسی قرار گرفته است. تعدادی از نمونه های جوش برای بدست آوردن اتصالات سالم با خواص مکانیکی بهینه بوسیله تغییر سرعت چرخش و سرعت پیشروی بترتیب در محدوده ی rpm 1250-710 و mm/min80-12 و جابجایی پین نسبت به درز اتصال انجام شد و اثر متغیرهای جوشکاری بر ریزساختار، خواص کششی و ریزسختی نمونه های جوش مورد بررسی قرار گرفت. ابزار مورد استفاده در کلیه جوش ها ابزاری از جنس کاربید تنگستن با پین مخروطی ساده، به قطر بزرگmm 6 و قطر کوچکmm 7/3 و قطر پیشانی mm 20 است. در تمامی موارد آلیاژ 321 در سمت پیش رونده و مس در سمت پس رونده قرار داده شد. بررسی ریزساختاری جوش ها نشان می دهد در منطقه ی دکمه جوش دانه های تبلور مجدد یافته ریز و هم محور تشکیل شده است و اندازه دانه در این منطقه کاهش قابل توجهی را نسبت به فلز پایه نشان می دهد. نتایج آزمایش های XRD و EDS از منطقه ی جوش نشان داد که ترکیبات بین فلزی و فازهای ثانویه در ریزساختار جوش ها تشکیل نشده است. نتایج آزمون کشش نشان داد که نمونه جوش انجام شده در سرعت چرخش rpm 1000، سرعت پیشرویmm/min 40، زاویه ی ابزار ?3، عمق نفوذ پیشانی mm 4/0 و جابجایی ابزار به اندازه mm 1 به سمت مس بالاترین میزان استحکام تسلیم (MPa 114) و استحکام کششی نهایی (MPa 145) و درصد ازدیاد طول (4%) را به نمایش می گذارد.
- Abstract
- In the field of power generation and transmission, cryogenic, electrical and electronical, copper-steel combination is often used for their high electrical conductivity and stiffness. Dissimilar joining of metallic compunds such as copper-steel is a challenging problem due to many differences existing between two materials in terms of physical and chemical properties. Considering problems of fusion welding of copper to steel, in this work butt joining of copper and AISI 321 stainless steel plates with 3 mm thickness was investigated using Friction Stir Welding (FSW) method. Several welds were produced by changing rotational and translational speed in the range of 710-1250 rpm and 12-80 mm/min, respectively, and offsetting pin relative to joint line to obtain sound welds with optimum mechanical properties. Effects of welding parameters on microstructure, tensile properties and microhardness were investigated. A tangestan carbide tool consisting of a 20 mm diameter concave shoulder and an unthreaded conical pin with an upper diameter of 6mm was used. AISI 321alloy was always in advancing side and copper was in retreating side. Microstructural examination of welds showed that fine equiaxed recrystallized grains were formed in the weld nugget zone due to continuous dynamic recrystallization which in turn results in decreasing grain size noticeably. XRD and EDS analysis results from the welds showed that no intermetallic compounds and second phases were formed in microstructure of the welds. Tensile tests results showed that the weld produced at rotation speed of 1000 rpm, welding speed of 40 mm/min, tool tilt angle of 3?, plung depth of 0.4 mm and pin offset of 1 mm to copper side had the highest amount of tensile strength, yield strength and percent of elongation among all welds.
