عنوان پایان‌نامه
بررسی اثرات استحکامی استفاده از پودر نانو سایزsic در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ورق آلومینیوم ۵۰۸۶
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2544;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60842
- تاریخ دفاع
- ۳۰ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- حسن محمدزاده جمالیان
- استاد راهنما
- محمد رضا فراهانی
- چکیده
- جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی فرایند نسبتا جدیدی است که برای اتصال دادن فلزاتی مانند آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم و فولاد در حالت جامد بکار برده می¬شود. هدف اصلی این تحقیق بررسی تاثیر سرعت دورانی و سرعت پیشروی ابزار بر خواص مکانیکی، متالورژیکی و ریزساختار اتصالات آلیاژ آلومینیوم 34H 5086 در دو حالت حضور و عدم حضور ذرات تقویت کننده سیلیسیم کارباید می¬باشد. در این پژوهش ابتدا عملیات جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بدون حضور ذرات تقویت کننده برای اتصال لب به لب ورق¬های آلومینیوم 34H 5086 در سرعت¬های دورانی و پیشروی مختلف به‌کاربرده شد. با انجام آزمایشات اولیه مشخص گردید که در بعضی از سرعت¬های دورانی به کار گرفته شده به دلیل شکل¬گیری عیوب تونل و سوراخ کرمی شکل، امکان جوش بدون عیوب ظاهری وجود ندارد. لذا در ادامه محدوده سرعت دورانی مورد استفاده در جوشکاری اصلاح گردید. برای عملیات جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با حضور ذرات تقویت کننده، سرعت‌های دورانی 1000 و rpm1250 و سرعت‌های پیشروی 5/41، 80 و mm/min125 در نظر گرفته شد. به دلیل کاهش استحکام و درصد ازدیاد طول نمونه‌های جوشکاری با پودر از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی چند پاسه در سرعت‌های دورانی و پیشروی بهینه استفاده شد. در این پروژه خواص ریز¬ساختار اتصالات، سختی، مقاومت کششی و مقاومت به خوردگی آن¬ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بدون حضور ذرات تقویت کننده، افزایش بیشتر سرعت پیشروی در سرعت دورانی ثابت منجر به کاهش اندازه دانه به دلیل تبلورمجدد دینامیکی شدیدتر و دمای ورودی پایین¬تر می¬شود. در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با حضور ذرات تقویت کننده، با افزایش سرعت پیشروی تا mm/min80، میانگین اندازه دانه به دلیل تبلورمجدد دینامیکی و کاهش دمای ورودی، کاهش و سپس به دلیل اثر پینینگ ذرات سیلیسیم کارباید افزایش می¬یابد. افزایش تعداد پاس جوشکاری منجر به توزیع و جدایش بهتر ذرات سیلیسیم کارباید در فاز زمینه می‌شود. از طرف دیگر افزایش تعداد پاس جوشکاری منجر به افزایش پینینگ ذرات سیلیسیم کارباید و تبلورمجدد گشته و از لغزش مرزدانه‌ها جلوگیری می‌کند و مجموع این عوامل باعث کاهش اندازه دانه، افزایش استحکام نهایی، افزایش ریزسختی و افزایش درصد ازدیاد طول می شود. با افزایش تعداد پاس جوشکاری، سرعت خوردگی نیز کاهش و در نتیجه مقاومت به خوردگی افزایش پیدا می¬کند که می¬تواند به دلیل کاهش اندازه دانه، کاهش تخلخل¬های موجود در کامپوزیت و پیوند مناسب بین ماتریس و ذرات سیلیسیم کارباید در تعداد پاس جوشکاری بالا باشد. کلمات کلیدی: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، سرعت دورانی و سرعت پیشروی، میانگین اندازه دانه، خواص مکانیکی و متالورژیکی، عیوب تونل و سوراخ کرمی شکل، ذرات تقویت کننده.
- Abstract
- Friction stir welding (FSW) is a relatively new method to adjoin metals such as aluminum, magnesium and steel alloys at the solid state. The main purpose of this study is to investigate the effects of rotational and traverse speed of tool on microstructure, metallurgical and mechanical properties of 5086 H34 Al-alloy joints with and without presence of the reinforcing Sic particles. In this work, FSW (without reinforcing particles) was performed to butt weld the Al5086 H34 plates at various rotational and traverse speeds. By fulfilling primary experiments it was found that welding process without apparent defects at some applied rotational speeds may not be feasible due to developing Tunnel and Worm Hole defects. Therefor the range of the applied rotational speed was corrected for lateral welding process. For friction stir welding operation with presence of the reinforcing Sic particles, rotational speeds of 1000 and 1250rpm and traverse speeds of 41.5, 80 and 125mm.min-1 were considered. Multi-pass friction stir welding was used at optimal rotational and traverse speed in order to compensate the reduced strength and the elongation of the welded specimens. In this study, microstructural properties, hardness, tensile and corrosion strength of joints were investigated. Results showed that by further increasing in traverse speed at constant rotational speed, grain size reduced due to intense dynamic recrystallization and lower inlet temperature in friction stir welding without reinforcing particles. By increasing of the traverse speed up to 80mm.min-1, the average grain size decreased due to dynamic recrystallization and decreasing the inlet temperature and for traverse speeds, uper then 80 mm.min-1, due to the pining effect of Sic particles, grain size increased. Increasing in welding passes led to better split and distribution of SiC particles in background phase. On the other hand, increasing in passes in welding, increased Sic particles pining and recrystallization and prevented sliding at grain boundaries. Accumulation of these effects increased the ultimate strength, micro-hardness and elongation and decreased the grain size. By increasing in welding passes, corrosion rate decreased due to decreasing the grain size and composite porosity and imperfect bounding between matrix and SiC particles. Key words: Friction Stir Welding, Rotation and Traverse Speed, Average grain size, Metallurgical and Mechanical Properties, Worm Hole and Tunnel Defect, Reinforcing Particles.
