hamed jamshidi aval
-
در این تحقیق اثر سرعت گرمایش بر رفتار پیری غیرهمدما کامپوزیت درجای زمینه آلیاژ آلومینیم 2024AA تقویت شده با آلومیناید نیکل مورد مطالعه قرار گرفته است. آلومیناید نیکل به صورت درجا و در اثر افزودن 5/4 درصد وزنی نیکل در ضمن کامپوزیت سازی به روش ریخته گری همزنی در زمینه آلیاژ آلومینیم 2024AA ایجاد شد. نتایج نشان داد که افزودن نیکل باعث می شود علی غم شکل گیری آلومیناید نیکل قابلیت رسوب گذاری زمینه آلیاژ آلومینیم 2024AA در ضمن عملیات حرارتی غیرهمدما کاهش یابد. همچنین با افزایش سرعت گرمایش در ضمن پیرسازی غیرهمدما مقدار رسوبات S-Al2CuMg شکل گرفته در ساختار کاهش پیدا می کند. با افزایش سرعت گرمایش حداکثر سختی در ضمن پیرسازی غیرهمدما کاهش یافته و در دماهای بالاتری بدست می آید. پیرسازی غیرهمدما کامپوزیت زمینه آلیاژ آلومینیم 2024 تقویت شده با آلومیناید نیکل با سرعت گرمایش 5 درجه سانتی گراد بر دقیقه منجر به افزایش سختی و استحکام کششی نهایی به ترتیب به میزان 17 و 22 درصد نسبت به زمینه آلیاژ آلومینیم 2024AA شد.
کلید واژگان: کامپوزیت آلومینیم-آلومیناید نیکل, پیرسازی غیرهمدما, سرعت گرمایش, ریزساختار, خواص مکانیکیIn this research, the effect of heating rate on non-isothermal aging behavior of AA2024 aluminum alloy matrix composite reinforced with nickel aluminide has been studied. Nickel aluminide was created in-situ in the AA2024 aluminum alloy matrix and as a result of adding 4.5 wt.% of nickel during composite fabrication. The results showed that the addition of nickel reduces the precipitation ability of the AA2024 aluminum alloy during non-isothermal heat treatment despite the formation of nickel aluminide. Also, with the increase of the heating rate, the amount of S-Al2CuMg precipitates formed in the microstructure decreases during non-isothermal aging. By increasing the heating rate, the maximum hardness is reduced during aging heat treatment and is obtained at higher temperatures. Non-isothermal aging of AA2024 aluminum alloy matrix composite reinforced with nickel aluminide at a heating rate of 5°C/min led to an increase in hardness and ultimate tensile strength by 17 and 22%, respectively, compared to the AA2024 aluminum alloy matrix.
Keywords: Aluminum-Nickel Aluminide Composite, Non-Isothermal Aging, Heating Rate, Microstructure, Mechanical Properties -
آلیاژهای آلومینیوم کاربردهای زیاد، خواص ضد خوردگی و نسبت استحکام به وزن مناسبی دارند. فرآیند شکل دهی فلز داغ با دمش گاز جزو روش های نوین می باشد. در این مقاله، جهت بدست آوردن بیشترین درصد پرشدگی قالب و حداقل درصد نازک شدگی در ناحیه شکل دهی لوله های پله ای استوانه ای آلومینیومی آلیاژ 6063 از یک شیوه آماری بر پایه شبیه سازی اجزای محدود، استفاده شده است. ابتدا مدل دقیق اجزای محدود از فرآیند تهیه گردیده و صحت مدل ایجاد شده در قیاس با نتایج قطعه تجربی تایید شده است. سپس تحلیل رگرسیون رویه پاسخ، برای برازش یک سطح بر پاسخ های به دست آمده از آزمایشات به کار رفته است. عوامل موثرشامل دمای شکل دهی، فشار، نرخ فشار، تغذیه محوری و سرعت پانچ از روش سطح پاسخ به منظور استخراج مدل و یافتن بیشترین تاثیر مورد ارزیابی قرارگرفت. هریک از این فاکتورها در سه سطح در قالب طراحی آزمایشات طرح مرکب مرکزی مورد مطالعه قرار گرفته تا تاثیر پارامترها و بهترین شرایط شناسایی شود. برای مدل سازی روش سطح پاسخ از نرم افزار دیزاین اکسپرت و برای شبیه سازی از نرم افزار اجزای محدود آباکوس استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، نقطه بهینه به دست آمده برای هر دو ویژگی مورد مطالعه عبارت است از: درجه حرارت °C552، فشار bar 5/6، نرخ فشار bar/s 02/0، تغذیه محوری mm 7 و سرعت تغذیه mm/s 05/0 با درصد پرشدگی 2/91 و درصد نازک شدگی 37/10 بدست آمد. مدل ارائه شده برای پیش بینی مقادیر متغیرهای وابسته نتایج بسیار نزدیکی با یافته های تجربی بدست آمده داشت.کلید واژگان: بهینه سازی, شکل دهی فلز داغ با گاز, سطح پاسخ, لوله های پله ایAluminum alloys have good anti-corrosion properties and strength to weight ratio. In this paper, a statistical method based on finite element simulation was used to obtain the highest percentage of mold filling and the minimum percentage of thinning in the forming area. First, the finite element model is prepared and the accuracy is compared with the results of the experimental part. Effective factors including, temperature, pressure, pressure rate, axial feed and punch speed were evaluated by the response surface method in order to extract the model and find the maximum effect. Design Expert software was used to model the response surface methodology and Abacus finite element software was used to simulate it. According to the obtained results, the optimal points obtained for both characteristics are: temperature 552°C, pressure 6.5 bar, bar rate 0.02 bar/s, axial feed 7 mm and feed rate 0.05 mm /s with filling percentage 91.2 and a thinning percentage of 10.37 were obtained. The proposed model for predicting the values of variables had very close results with the experimental findings.Keywords: Optimization, Hot Metal Gas Forming, Response Surface, Stepped Tubes
-
در تحقیق حاضر اثر مسیر کرنش توسط دو فرایند نورد نامتقارن مستقیم و نورد نامتقارن متقاطع و نیز پیری طبیعی روی ریزساختار و سختی آلیاژ آلومینیم AA7075 مورد بررسی قرار گرفت. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و سختی توسط دستگاه سختی سنجی ماکرو ویکرز بررسی شد. نتایج نشان داد که نمونه ی عملیات محلولی شده (نمونه اولیه) دارای دانه های کشیده شده ناشی از نورد و میانگین عرض دانه ها در این نمونه برابر با 4/13 میکرومتر بوده است. با اعمال نورد نامتقارن مستقیم تا 60%، دانه ها کشیده تر شدند و میانگین عرض دانه ها به 6/2 میکرومتر رسید. با اعمال نورد نامتقارن متقاطع تا 40%، میانگین عرض دانه ها به 7/3 میکرومتر رسید. توزیع ذرات با اعمال نورد تغییر محسوسی نداشت. باندهای برشی نیز بعد از 40% و 60% نورد مستقیم، و نیز پس از 40% نورد متقاطع در ماده تشکیل شدند. در زمان پیری صفر، سختی نمونه ی 60% نورد مستقیم از نمونه ی 40% نورد متقاطع بیشتر بود. با افزایش زمان پیرسازی، سختی تمامی نمونه ها در اثر پیری طبیعی افزایش یافت. هر چه درصد کاهش ضخامت بیشتر شد (افزایش کرنش)، درصد افزایش سختی ناشی از پیری طبیعی کاهش پیدا کرد. افزایش سختی ناشی از پیری طبیعی در فرایند نورد متقاطع محسوس تر از فرایند نورد مستقیم بود. بعد از گذشت 7 روز پیری طبیعی، سختی ماده به حد اشباع خود رسید.
کلید واژگان: آلیاژ آلومینیم AA7075, نورد نامتقارن, مسیر کرنش, پیری طبیعی, ریزساختار, سختیIn the current research, the effect of strain path by two processes of conventional asymmetric rolling and asymmetric cross rolling, as well as natural aging on the microstructure and hardness of AA7075 aluminum alloy was investigated. The microstructure was examined by light microscopy and the hardness by macro-Vickers hardness tester. The results showed that the rolled sample (initial sample) had elongated grains due to rolling and the average width of the grains in this sample was 13.4 μm. By applying conventional asymmetric rolling up to 60%, the grains became more elongated and the average grain width reached 2.6 μm. By performing asymmetric cross rolling up to 40%, the average grain width reached 3.7 μm. The distribution of particles did not change significantly with rolling deformation. Shear bands were also formed in the sample after 40% and 60% conventional asymmetric rolling, as well as after 40% asymmetric cross rolling. At zero aging time, the hardness of the 60% conventionally rolled sample was higher than the 40% cross rolled sample. With increasing the aging time, the hardness of all samples increased due to natural aging. As the thickness reduction percentage increased (increasing the strain), the hardness increase percentage due to natural aging decreased. The increase in hardness due to natural aging was more noticeable in the cross-rolling process than in the conventional rolling process. After 7 days of natural aging, the hardness of the material reached its saturation limit.
Keywords: AA7075 aluminum alloy, Asymmetric rolling, Strain path, Natural aging, Microstructure, Hardness -
Conventional methods of composite production using friction stir processing are simple, rapid, and economical. However, homogenizing the reinforcing particles in the processing zone is very difficult. In addition, this method mainly focuses on surface composite production, while obtaining bulk composites is still challenging. This study investigates the production of AA3105-SiC aluminum matrix composite using the sandwich method as the manufacturing process. The SiC particles were applied through spraying as a layer between AA3105 aluminum sheets. Then, the effect of friction stir processing parameters is investigated. The results indicate an enhanced degree of stirring and plastic deformation following increasing the rotational to translational speed ratio (w / v), which leads to homogenization of the particle distribution in the aluminum matrix. By increasing the w / v ratio, the distribution coefficient decreases from 0.58 to 0.21, which indicates an improvement in the distribution of particles in the matrix. The friction stir processing using the sandwich method significantly improves the mechanical properties of the AA3105-SiC bulk composite compared with the processed samples without reinforcement, with a maximum increase of 192 % in ultimate tensile strength and 273 % in toughness at 1600 rpm and 31.5 mm/min.Keywords: Aluminium Matrix Composite, Friction Stir Processing, Sic Particles, Mechanical Property
-
در پژوهش حاضر با استفاده از روشی نوین، فولاد دوفازی با استحکام بالا و انعطاف پذیری مطلوب از فولاد ساده کربنی با 16/0% کربن، تولید شد. با استفاده از آستنیته کردن، کوینچ، نورد سرد نامتقارن و آنیل میان بحرانی در دماهای C 770 و C 800 و زمان های کوتاه نگهداری 1 و 5 دقیقه، فولاد دوفازی با ساختار فریت-مارتنزیت به دست آمد. به دلیل اعمال کرنش برشی یکنواخت از طریق نورد سرد نامتقارن، توزیع یکنواختی از فاز مارتنزیت در صفحات RD-TD و RD-ND مشاهده شد. با افزایش زمان نگهداری، کسرحجمی مارتنزیت در دمای C 770 از 8 به 12 درصد و در دمای C 800 از 10 به 33 درصد به ترتیب در زمانهای 1 و 5 دقیقه رسید. با افزایش دما و زمان آنیل میان بحرانی مقدار مارتنزیت افزایش و سختی و استحکام بهبود یافت. نمونه تولید شده در دمای C 800 و زمان 5 دقیقه، خواص مکانیکی عالی از جمله سختی HV 244 و استحکام MPa 1020 و انعطافپذیری 5/12% را از خود نشان داد. همچنین به دلیل بالا بودن کسرحجمی مارتنزیت و در پی آن کاهش کربن محتوی آن، سختی این فاز کاهش یافته و در نتیجه تغییرشکل پلاستیک قابل توجه و کرنشسختی بالایی را از خود نشان داد. سطح شکست اکثر فولادهای دوفازی تولید شده عمدتا شامل دیمپل بود که نشان دهندهی رفتار شکست نرم است.
کلید واژگان: فولاد دوفازی, نورد نامتقارن, آنیل میان بحرانی, ریزساختار, خواص مکانیکیIn the present study, using a new method, dual-phase (DP) steel with high strength and good ductility was produced from plain carbon steel with 0.16% carbon. The DP steel with ferritemartensite structure was obtained using austenitizing, quenching, asymmetric cold rolling, and intercritical annealing at temperatures of 770 and 800 °C and short holding times of 1 and 5 min. Due to the application of uniform shear strain through asymmetric cold rolling, a uniform distribution of the martensite phase was observed in the RD-TD and RD-ND planes. By increasing the holding time, the volume fraction of martensite increased from 8% to 12% at 770 °C and from 10% to 33% at 800 °C for the holding times of 1 and 5 min, respectively. Hardness and strength improved with increasing temperature and time of intercritical annealing. The sample produced at a temperature of 800 °C and a time of 5 minutes showed excellent mechanical properties such as 244 HV hardness and 1020 MPa strength and 12.5% ductility. In addition, due to the high volume fraction of martensite and the consequent reduction of its carbon content, the hardness of this phase decreased and as a result, it showed significant plastic deformation and high strain hardening. The fracture surface of all produced DP steels mainly included dimples, which indicates ductile fracture behavior.
Keywords: Dual-phase steel, Asymmetric rolling, Intercritical annealing, Microstructure, Mechanical properties -
International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Volume:12 Issue: 1, Mar 2019, PP 57 -64In this paper, the manufacturing of a cylindrical AA6063 step tube via hot metal gas forming (HMGF) process is studied both experimentally and numerically. The goal is to investigate the effect of loading rate on the specimen profile and thickness distribution. ABAQUS finite element software is used for the numerical simulation. Experiments were carried out at 580°C in two conditions; first, without axial feeding and then with an axial feeding of 14 mm at a maximum pressure of 0.5 MPa. The studied parameters are the pressure rate and the axial feeding rate. The results show that in the non-axial feeding mode, the thickness distribution in the die cavity region was non-uniform and a rupture occurred at a pressure of 0.6 MPa. The reduction of the pressure rate has no significant effect on the rupture pressure. In the case of axial feeding, by choosing the pressure rate of 0.001 MPa/s and the axial feeding rate of 0.1 mm/s, wrinkling has been created in the specimens. However, at a pressure rate of 0.005 MPa/s and an axial feeding rate of 0.02 mm/s, the specimens are raptured. Under low pressure rate of 0.001 MPa/s and low axial feeding rate of 0.02 mm/s, the thickness in the die cavity area has decreased. A suitable die filling and thickness distribution are obtained at a pressure rate of 0.005 MPa/s and axial feeding rate of 0.1 mm/s.Keywords: AA6063, Hot Metal Gas Forming, Loading Rate, Tubular Parts
-
مجله پژوهش نفت، پیاپی 101 (مهر و آبان 1397)، صص 139 -150
انتخاب پوشش مناسب برای سطح خارجی لوله های انتقال نفت و گاز مهم ترین قسمت در ایجاد یک سیستم حفاظتی برای کاهش خوردگی به شمار می رود. یکی از مشکلات پوشش های خط لوله مسئله جدایش کاتدیک است که در اثر اعمال جریان کاتدی و ایجاد محیط قلیایی در فصل مشترک پوشش-فلز به وجود می آید و جدایش پوشش را سبب می شود. در این پژوهش به بررسی سه نوع پوشش پلیاتیلن سه لایه، پلی یورتان و اپوکسی پودری پیوند همجوشی دولایه پرداخته و خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی آن ها مورد بررسی قرار گرفته شد. نتایج آزمون جدایش کاتدی با شبیه سازی شرایط بلند مدت کاری، دید مناسبی را از رفتار پوشش ها در مدت زمان طولانی قرارگیری در سرویس، ارائه می دهد. با استفاده از نتایج آزمون های مکانیکی، برتری پوشش ها در چسبندگی سطح به زیر لایه و همچنین مقاومت در برابر ضربه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون سختی نشان داد که میزان سختی نمونه با پوشش اپوکسی پودری پیوند همجوشی دولایه بهترتیب نسبت به نمونه های با پوشش پلییورتان و پلیاتیلن سه لایه بهمیزان 14 و 40% بالاتر بوده است. همچنین نتایج آزمون ضربه و منفذ یابی برروی سه پوشش نشان داد که هر سه پوشش مقاومت قابل قبولی در برابر عوامل خارجی را دارند. انجام آزمون جدایش کاتدی در دمای محیط و دمای بالا نشان داد که افزایش دما تاثیر مستقیمی برروی افزایش میزان شعاع جدایش پوشش ها داشته است. کمترین میزان شعاع جدایش معادل mm 49/4 در پوشش پلیاتیلن سه لایه بهدلیل ماهیت ذاتی و ضخامت بالای آن مشاهده شد.
کلید واژگان: پوشش های خطوط لوله, آزمون جدایش کاتدی, اپوکسی پودری پیوند همجوشی دولایه, پلیاتیلن سه لایه, پلییورتانPetroleum Research, Volume:28 Issue: 101, 2018, PP 139 -150To reduce corrosion, choosing proper coating for the outer surface of oil and gas transportation pipelines is considered the most important part in developing a protection system. The issue of cathodic disbondment is one of the problems of pipeline coatings which is caused by impressed cathodic current and generation of alkali environment at the coating-metal interface and result in coating disbondment. In this research, three coating types including, 3-layer polyethylene, polyurethane, and dual fusion bond epoxy powder are investigated and their physical, chemical, and mechanical properties are studied. The results of cathodic disbondment with simulating long-term working conditions provide an appropriate view on coatings behavior at long-term service exposure. Coating advantage in different properties such as surface adhesion to sublayer and impact resistance are investigated using mechanical tests results. Hardness test results showed that sample hardness with dual fusion bond epoxy powder coating compared to samples with polyurethane and 3-layer polyethylene coatings is 14% and 40% higher, respectively. Impact and holiday test on three coating also showed an acceptable level of resistance to external factors. Performing cathodic disbondment test at ambient and high temperature showed that increasing temperature has a direct influence on increasing coatings disbondment radius. 4.49 mm lowest disbondment radius was observed on 3-layer polyethylene coating due to its intrinsic nature and high thickness.
Keywords: Pipeline Coatings, Cathodic Disbondment Test, Dual Fusion Bonded Epoxy, 3-Layer Polyethylene, Polyurethane -
در این پژوهش، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به همراه ذرات تقویت کننده بر روی آلیاژهای آلومینیم AA2024-T351 و AA6061-T6 با استفاده از سرعت چرخشی 800 دور در دقیقه و سرعت جوشکاری 31.5 میلی متر بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ها در چندین زمان مختلف به منظور مطالعه اثر ذرات SiC روی سینتیک پیری در مناطق متالورژیکی مختلف تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. نتایج میکروسختی سنجی ویکرز و میکروسکپ نوری نشان دادند که ذرات تقویت کننده در منطقه اغتشاشی باعث افزایش سنتیک پیری و اندازه دانه ریزتر می شوند. همچنین ذرات SiC نانو بعد از عملیات حرارتی پس از جوشکاری در منطقه اغتشاشی باعث سختی بالاتر نسبت به ذرات افزودنی SiC میکرو در منطقه اغتشاشی شدند. اگرچه اتصال حاوی SiC نانو استحکام بالاتری را پس از عملیات حرارتی نشان داد، اما روند افزایش استحکام برحسب زمان پیری در کلیه اتصال ها یکسان و حداکثر استحکام اتصال بعد از 20 ساعت پیرسازی مصنوعی در °C 160 بدست آمد. موضع شکست بعد از عملیات حرارتی پس از جوشکاری بوسیله ضعیف ترین نقطه اتصال کنترل شد و در همه اتصال ها در نزدیکی منطقه متاثر از حرارت و کار مکانیکی سمت AA6061 واقع شد. رفتار مکانیکی اتصال بعد از عملیات حرارتی پس از جوشکاری مشابه رفتار تنش-کرنش فلز پایه AA6061 است.کلید واژگان: جوش کاری اصطکاکی اغتشاشی, آلیاژهای غیرهمجنس آلومینیم, عملیات حرارتی پس از جوش کاریStrength recovery in friction stir welding of AA6061-AA2024 during various post weld heat treatmentsThis study addressed the friction stir welding of AA2024-T351 and AA6061-T6 aluminum alloys with added reinforcing particles at 800 rpm, and a traverse speed of 31.5 mm/min. The specimens were heat-treated for different time durations to study the impact of SiC particles on aging kinetics during welding in different metallurgical regions. The Vickers micro-hardness and optical microscopy showed that the reinforcing particles enhanced aging kinetics and decreased the grain size in the stir zone. Moreover, compared to micro-sized SiC particles, the addition of SiC nanoparticles led to a higher hardness at the stir zone following the post-weld heat treatment. Although the joint containing SiC nanoparticles was associated with a higher strength after heat treatment, the trends of changes in strength with time were similar for all specimens with the maximum strength obtained after 20 hours of artificial aging at 160℃. The fracture was controlled by the weakest point of the joint which was located near the thermo-mechanically affected zone on the AA6061 side in all specimens. The mechanical behavior of the joint after heat treatment was identical to the stress-strain behavior of the AA6061 base metal.
-
در تحقیق حاضر خواص مکانیکی و ریزساختاری اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 به آلیاژ مس نیکل C70600 ایجاد شده توسط فرایند جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ مورد بررسی قرار گرفت. هدف از ایجاد این اتصال برخورداری از خواص متالورژیکی دوگانه، همانند هدایت حرارتی و مقاومت به خوردگی آلیاژ مس نیکل و خواص استحکامی فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 است. جوشکاری دو فلز غیرمشابه فولاد به آلیاژ مس نیکل به دلیل اختلاف در دمای ذوب، تفاوت در هدایت حرارتی و همچنین سرعت انجماد بالای آلیاژ مس نیکل با مشکلات فراوانی روبرو می باشد. در این تحقیق به دلیل حلالیت و جوش پذیری مناسب نیکل با هر دو آلیاژ از فلزات پرکننده اینکونل 625، اینکونل 82و اینکونل 61 استفاده شد. براساس بررسی ریزساختاری اتصال ها، فلز جوش نمونه های جوشکاری شده با فلز پرکننده ی اینکونل 625 و اینکونل 82 دندریت های هم محور ریزتری نسبت به فلز جوش اینکونل 61 نشان داد. استحکام کششی نمونه های مربوط به فلزات پرکننده اینکونل 625، 82 و 61 به ترتیب معادل 324، 323 و 293 مگاپاسکال بدست آمد، در حالی که درصد ازدیاد طول سه نمونه اختلاف اندکی با یکدیگر نشان داد. بنابراین براساس خواص مکانیکی اتصال ها دو فلز پرکننده اینکونل 625 و 82 برای جوشکاری غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 به آلیاژ مس نیکل C70600 مناسب می باشندکلید واژگان: آلیاژ مس نیکل, فولاد زنگ نزن AISI 304, اتصال غیرمشابه, جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظIn the present study, the mechanical and microstructural properties of dissimilar joint of 304 austenite stainless steel and C70600-copper-nickel alloy made by Gas Tungsten Arc Welding process has been investigated. The aim of this joint is using the twin metallurgical properties such as; heat dissipation and corrosion resistance of copper-nickel alloy and mechanical properties of 304 austenite stainless steel alloy. Welding of two dissimilar metal steel to copper-nickel alloy due to differences in melting point, the difference in thermal conductivity, rapid solidification of copper nickel are facing many problems. In this research due to solubility and weldability of nickel with two both alloys, three filler metals Inconel 625, Inconel 82 and 61 were used. According to microstructural investigations welds made by Inconel 625 and Inconel 82 show a finer equiaxed dendrite structure as compare as in Inconel 61 filler metal. The tensile strength of samples welded by Inconel 625, 82 and 61 filler metals was 324, 323 and 293 MPa, while the elongation percent of three samples show small difference. According to mechanical properties of joints, the Inconel 625 and 82 filler metal are appropriate for dissimilar welding 304 austenite stainless steel and C70600-copper-nickel alloy.Keywords: Copper-nickel alloy, Austenite Stainless steel of AISI 304, Dissimilar joining, Gas Tungsten Arc Welding process
-
در پژوهش حاضر، ریزساختار و مقاومت به سایش پوشش های کامپوزیتی TiC-Al2O3 و TiB2-TiC-Al2O3ایجاد شده به صورت درجا بر روی سطح فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 از طریق فرایند جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، خمیری پیش نشست از مخلوط های پودری 3TiO2-4Al-3C و 3TiO2-4Al-B4C آماده شد و بر روی سطح زیرلایه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304 اعمال شد، سپس با استفاده از فرایند جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ ذوب گردید. ویژگی های ریزساختاری و مشخصات فازی نمونه های روکش کاری شده با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی و آنالیز پراش پرتوایکس بررسی شد. خواص مکانیکی لایه های روکش از طریق آزمون های میکرو سختی ویکرز و سایش پین بر روی دیسک مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری از لایه های روکش کاری شده نشان داد که حرارت ورودی بالای جوشکاری، منجر به سنتز دما بالا و تشکیل ذرات تقویت کننده ی قابل توجهی در سطح فولاد شد. همچنین ذرات مکعبی شکل TiC به صورت مجزا و یا ناهمگن بر روی ذرات Al2O3 در زمینه آستنیتی فولاد زنگ نزن304 جوانه زده است. همچنین تشکیل ذرات TiB2 توسط آنالیز پراش پرتوایکس به اثبات رسید. تشکیل ذرات تقویت کننده در هر دو لایه روکش، موجب افزایش سختی و مقاومت به سایش سطح تا حدود 2.5 برابر نسبت به زیرلایه شده است.کلید واژگان: فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304, جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ, روکش کاریIn the present study, microstructure and wear resistance of in-situ composite coatings TiC-Al2O3 and TiB2-TiC-Al2O3 product by gas tungsten arc welding process on AISI 304 austenite stainless steel were investigated. For this, a paste of the mixed powders of 3TiO2-4Al-3C and 3TiO2-4Al-B4C was provided and applied on the surface of AISI 304 austenite stainless steel substrate, then fused using gas tungsten arc welding process. The microstructural features and phase characterization of the cladded samples were investigated using optical and electron microscopy and X-ray diffraction analysis. The mechanical properties of clad layers were studied by Vickers microhardness and pin-on-disk wear tests. The microstructural investigations of cladded layers indicated that high heat input during welding led to high temperature synthesis and formation of significant reinforcing particles on the surface of steel. Also, the cubic TiC particles formed separately or inhomogeneously nucleated on Al2O3 particles in the austenitic matrix of 304 stainless steel. Likewise, the formation of TiB2 particles was approved with X-ray diffraction analysis. The reiKeywords: AISI 304 austenite stainless steel, Gas tungsten arc welding, Clad
-
در این پژوهش فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای جوشکاری لب به لب آلیاژهای غیرمشابه آلومینیم AA2024-T351 و AA6061-T6 استفاده شد. جوشکاری توسط ابزار با پین هرم مربعی ناقص انجام شد. تاثیر سرعت چرخشی و سرعت خطی ابزار بر روی ریزساختار، ماکروساختار و خواص مکانیکی اتصال ها بررسی شد. آلیاژ آلومینیم AA2024 به دلیل داشتن تنش سیلان بالاتر نسبت به آلیاژ آلومینیم AA6061 در دماهای بالا، در جهت پیشرو و آلیاژ آلومینیم AA6061 در جهت پس رو قرارگرفت. در بررسی های ماکرو مشاهده شد که در نسبت سرعت چرخشی به خطی بالاتر از 31.25 دور بر میلی متر مقطع عرضی اتصال دارای عیب حفره تونلی است. با افزایش حجم حرارت ورودی سیلان مواد در سطوح مختلف در عمق اتصال همگن تر شد و میزان آلیاژ آلومینیم AA2024 در منطقه اغتشاشی افزایش یافت. همچنین در نسبت های سرعت چرخشی به خطی بالاتر از 40 دور بر میلی متر اثر سرعت تغییر شکل و در نسبت های کمتر اثر دما بر اندازه دانه منطقه اغتشاشی غالب شد. اعمال آفست به ابزار در حین جوشکاری به سمت پس رو باعث بهبود سیلان مواد در منطقه اغتشاشی و افزایش استحکام اتصال اصطکاکی اغتشاشی شد.کلید واژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی, آلیاژ آلومینیم, سیلان مواد, خواص مکانیکیIn this research, the friction-stir welding (FSW) process was used for butt joining of AA2024-T351 and AA6061-T6 dissimilar alloys. Welding was carried out using a tool with frustum of pyramid pin. The effects of rotational and linear speeds of the tool on microstructure, macrostructure, and mechanical properties of joints were examined. The AA2024 alloy was located in the advancing side due to higher flow stress at higher temperature than the AA6061 alloy, which was located in the retreating side. Macro analysis showed that with a rotational to linear speed ratio of higher than 31.25 revolutions per millimeter the transverse joint section demonstrated tunnel hole defect. With an increase in heat input material flow on different depth levels of joint became more homogenous and the AA2024 alloys amount in the stir zone increased. Moreover, with rotational to linear speed ratio of higher than 40 revolutions per millimeter, the effect of deformation rate was dominant, whereas with lower ratios the effect of temperature on grain size in the stir zone was dominant. Application of offset to the tool during welding in the retreating side led to improvement of flow of materials in the stir zone and an increase in friction stir joint strength.Keywords: Friction stir welding, Aluminum alloy, Material flow, mechanical properties
-
روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مزایای بسیار زیادی در اتصالات غیر همجنس فلزات و آلیاژها نسبت به روش های جوشکاری ذوبی دارا است. در این مقاله اتصال لب به لب ورق آلیاژ آلومینیم 5052 به آلیاژ تیتانیم Ti–6Al–4V توسط جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مورد مطاله قرار گرفته است. جوشکاری با استفاده از ابزار با پین هرم ناقص انجام شد. تاثیر سرعت چرخشی و خطی بر خواص مکانیکی اتصال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که انتخاب مناسب پارامتر های جوشکاری باعث بوجود آمدن اتصال با خواص متالورژیکی و مکانیکی مناسب می شود. بیشترین استحکام کششی به میزان 260 مگاپاسکال در سرعت چرخشی 500 دور در دقیقه و سرعت خطی 40 میلیمتر بر دقیقه بدست آمد که این مقدار حدود 94 درصد استحکام کششی آلیاژ آلومینیم است. با افزایش سرعت چرخشی از 500 به 1000 دور در دقیقه به دلیل افزایش بیش از حرارت ورودی باعث ایجاد ترک در محل اتصال شد. با اقزایش سرعت خطی از 40 به 60 میلیمتر بر دقیقه و در سرعت چرخشی 1000 دور در دقیقه اتصال سالم با استحکام کششی 192 مگاپاسکال حاصل شد که دلیل کاهش استحکام می تواند ناشی از تشکیل ترکیبات بین فلزی مانند TiAl3 در مقطع اتصال دو آلیاژ باشد.کلید واژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی, آلیاژ آلومینیم 5052, آلیاژ تیتانیم Ti- 6Al- 4V, ترکیبات بین فلزیFriction stir welding (FSW) has many advantages in welding dissimilar joints in comparison with fusion welding methods. In this study, weld ability of butt joint of 5052 aluminum alloy and Ti-6Al-4V titanium alloy by FSW process has been studied and discussed. The welding was successfully performed by using a tool with frustum pin. The influences of both rotational and traverse speed of welding tool on mechanical properties are investigated. The results show that the metallurgical and mechanical properties improve by choosing appropriate parameters. The highest tensile strength of 260 MPa was obtained at rotational speed of 500 rpm and a 40 mm/min traverse speed, which was ~ 94% of the aluminum base metal tensile strength. As a result of increasing the rotational speed from 500 to 1000 rpm, high heat input can forms cracks at joint area. In rotational speed of 1000 rpm, increasing traverse speed from 40 to 56 mm/min leads to a sound joint with 192 MPa of tensile strength. This decreasing in tensile strength can be related to the formation of intermetallic compounds such as TiAl3, along the entire interface between the two alloysKeywords: Friction stir welding, 5052 aluminum alloy, Ti, 6Al, 4V titanium alloy, Intermetallic compounds
-
با توجه به شکل پذیری پایین آلیاژهای آلومینیم در دمای محیط، شکل دهی این آلیاژها در دمای بالا انجام می شود. تحقیقات نشان داده است که نتایج حاصل از آزمون کشش ساده در دمای بالا در پیش بینی رفتار ماده در شکل دهی لوله های آلومینیمی در دمای بالا از دقت کافی برخوردار نمی باشد. لذا تعیین خواص مکانیکی این لوله ها در دمای بالا از اهمیت بسیاری برخوردار است. در این پژوهش ابتدا شکل پذیری لوله های آلیاژ آلومینیوم 6063 بکمک آزمون برآمدگی آزاد در محدوده دمایی430 ̊C تا600 ̊C بررسی شده و سپس خواص مکانیکی آن شامل تنش جریان، ضریب حساسیت به نرخ کرنش و نیز ضریب استحکام به کمک آزمون چند-برآمدگی در محدوده دمایی530 ̊C تا 580 ̊C بدست آمده است. برای این منظور از فرایند شکل دهی داغ با دمش گاز استفاده شده و تاثیر پارامترهای مهم فرایند مانند دما، فشار و زمان بر نسبت انبساط، و ارتفاع برآمدگی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که بیشترین نسبت انبساط 58% در دمای580 ̊C بدست می آید. با افزایش درجه حرارت از 430 ̊C به600 ̊C فشار ترک از 1.9 مگاپاسکال به 0.6 مگاپاسکال کاهش می یابد. با افزایش زمان اعمال فشار، ارتفاع برآمدگی افزایش می یابد. همچنین با افزایش دما، تنش جریان و ضریب استحکام کاهش یافته و ضریب حساسیت به نرخ کرنش افزایش می یابد.کلید واژگان: شکل دهی داغ با دمش گاز, آزمون برآمدگی آزاد, آزمون چند, برآمدگی لوله, آلیاژ آلومینیوم 6063Due to the low formability of aluminum alloys at ambient temperature, forming of these alloys is performed at high temperature. Research has shown that the results of simple tensile test to predict the materials behavior at high temperatures are not sufficiently accurate to predict the formability of aluminum tubes at high temperature. The mechanical properties of the tube are very important at high temperatures. In this study the formability of 6063 aluminum alloy tubes are investigated by free bulging test at temperature range 430°C to 600°C. Then the mechanical properties including flow stress, strain rate sensitivity coefficient and strength constant are obtained using tube multi-bulge test at temperature range 530°C to 580°C. For this purpose, hot metal tube gas forming process is used and the effect of process parameters such as the effect of temperature, pressure and time on the expansion ratio and height of the bulge are studied. The results show that the maximum expansion ratio is 58% at 580°C. Bursting pressure decreases from 1.9MPa to 0.6MPa with temperature increasing from 430°C to 600°C. The bulge height increases with increasing forming time at constant pressure. Also with increasing temperature in the temperature range 530°C to 580°C the flow stress and strength constant decrease and strain rate sensitivity coefficient increases.Keywords: Hot metal gas forming, Tube free, bulge test, Tube multi, bulge test, Aluminum alloy 6063
-
صفحات دوقطبی فلزی از کلیدی ترین اجزای پیل سوختی می باشند که به عنوان بهترین جایگزین به جای صفحات گرافیتی محسوب می شوند. انتخاب فرایند شکل دهی مناسب، تاثیر زیادی در هزینه تمام شده و کیفیت صفحات تولید شده ایجاد می کند. از فرآیندهای نو در ساخت صفحات دوقطبی فلزی شکل دهی با دمش گاز می باشد. در این پژوهش شکل پذیری صفحات آلومینیوم 8111 با ضخامت 200 میکرون در قالب های شیاری مقعر مورد بررسی قرار گرفت. شکل دهی داغ ورق فلزی در دماهای300 و 400 درجه سانتی گراد و در فشارهای 20تا 40 بار مورد آزمایش قرار گرفت. با بررسی پروفیل پرشدگی در الگوی شیاری مستقیم صفحات دوقطبی شکل داده شده در مقاطع مختلف کانال ها، میزان درصد پرشدگی، نازک شدگی و پارگی در مقاطع مختلف شیارهای قالب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داده است که با کاهش نسبت عمق به عرض کانال از مقدار (75/ 0> h/w)، میزان شکل پذیری ورق افزایش می یابد و با افزایش نسبت عمق به عرض کانال از (5/ 0< h/w)، میزان عمق شکل گیری کاهش پیدا می کند. همچنین با افزایش زاویه دیواره کانال(0-∝) به (15∝)، میزان شکل پذیری وررق بدون ایجاد پارگی دارای بشترین میزان شکل پذیری ورق در قالب شیاری مقعر می باشد.
کلید واژگان: میکرو کانال, صفحات دوقطبی فلزی, شکل دهی با دمش گاز, آلیاژ آلومینیوم 8111Metal bipolar plates are key components in fuel cells that are considered as the best alternative to replace graphite plates. Material selection in bipolar plates depends on its weight and corrosion resistance. Metallic bipolar plate can be considered as the best alternative instead of graphite and composite plates. One of the new processes in order to produce this plat is gas blow forming process. In this study, forming of AA8111 bipolar plates with 200 µm thickness in concave groove dies is investigated by gas blow forming process at various pressures (20, 30 and40 bar) and temperatures (300 and 400 ° C). The filling percent of die at various wall angles and depth to width ratios are examined. According to the dimension of channels, maximum and minimum thinning percentage at high temperature and pressure are investigated. Results show that at wall angle of ∝=0, and the depth to width ratio of h/w=0.5, rupture occurs at pressure of 20bar and at temperature of 300° C and at pressures of 20 and 40 bar at temperature of 400° C. The best channel filling with lowest thinning obtained at ∝=15 and h/w=0.5.Keywords: Micro channel, Metallic bipolar plates, Gas blow forming, Aluminum alloy 8111 -
International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Volume:8 Issue: 3, Sep 2015, P 9In this article effects of friction stir welding (FSW) tool rotational and traverse speeds were studied on heat generation and temperature distribution in welding zone of AA1100 aluminium alloy. Computational fluid dynamics method was used to simulate the process with commercial CFD Fluent 6.4 package. To enhance the accuracy of simulation in this Study, the welding line that is located workpieces interface, defined with pseudo melt behaviour around the FSW pin tool. Simulation results showed that with increase of FSW tool rotational speed, the generated heat became more and dimensions of the stir zone will be bigger. The calculation result also shows that the maximum temperature was occurred on the advancing side. The computed results showed that with increasing tool linear speeds the heat generation experienced growth down trend. With increasing traveling speeds the time to reach maximum temperature in stir zone growth but the tool rotational speed dose not effect on time to reach maximum temperature. The model outcomes shows that more than 85% total heat was produced by tool shoulder and the maximum heat with selected parameters in this study was 801 kelvin degrees.Keywords: AA1100 Al Alloy, Computational Fluid Dynamics, Friction Stir Welding
-
در این مقاله اثرات سرعت خطی و سرعت دورانی ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی توزیع حرارت، سیلان مواد و شکل گیری عیوب در منطقه جوش مورد بررسی قرار گرفت. جهت شبیه سازی فرایند با روش دینامیک سیالات محاسباتی از مجموعه ی تجاری CFD Fluent 6.4 استفاده شد. برای بالا بردن دقت شبیه سازی، خط جوش که در مرز بین قطعه کارها قرار دارد، به عنوان یک سیال با رفتار شبه مذاب در اطراف پین شبیه سازی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش نسبت سرعت چرخشی به سرعت خطی ابزار، جریان مواد در جلو ابزار بیشتر می شود و ابعاد منطقه اغتشاش بیشتر می گردد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان داد که حداکثر درجه حرارت و جریان مواد در سمت پیشرو اتفاق می افتد. بر اساس نتایج شبیه سازی مشخص شد که تولید حرارت ناکافی سبب جریان ناکامل مواد اطراف پین می شود و بدین ترتیب عیوب مختلفی در ریشه جوش شکل می گیرند. نتایج حاصل از مدل توسط نتایج تجربی سایر محققین مورد تایید قرار گرفته است. براساس پارامترهای جوشکاری مورد بررسی، نتایج حاصل از شبیه سازی حداکثر نرخ کرنش محل اتصال را 4s-1+ تا 4s-1 - پیش بینی نموده است.
کلید واژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی, دینامیک سیالات محاسباتی, شبیه سازی حرارتی, جریان موادIn this article, effects of Friction stir welding tool rotational and traverse speeds were studied on the temperature distribution, material flow and formation of defects in the welding zone. Computational fluid dynamics method was used to simulate the process with commercial CFD Fluent 6.4 package. To enhance the accuracy of simulation in this Study, the welding line that is located between two workpieces, defined with pseudo melt behavior around the FSW pin tool. Simulation results showed that with increase of FSW tool rotational speed to linear speed, the material flow in front of tool became more and dimensions of the stir zone will be bigger. The calculation result also shows that the maximum temperature and stir of the material was occurred on the advancing side. The computed results showed that with incompetent heat generation, insufficient material flow caused around the pin and defects formed in weld root. The computed results were in good agreement with the experimental results of other researchers. Based on the welding parameters that used in this simulation, the maximum strain rate is predicted between -4(S-1) to +4(S-1) in the stir zone.
Keywords: Friction Stir Welding, Computational Fluid Dynamics, Thermal simulation, Material flow
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.