دانلودمقاله چدن های پر آلیاژ

اختصاصی از فی توو دانلودمقاله چدن های پر آلیاژ دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه
نخستین خانواده چدنهای پر آلیاژ که بیشترین اهمیت را کسب کردند چدنهای نایهارد بودند با زمینه مارتنزینی، کاربیدی، کربن در آنها از 5/2% تا 6/3% متغیر می‌باشد. در این چدنها تشکیل عنصر اساسی است که به منظور به تعویق افتادن تشکیل پرلیت است و کاهش سرعت بحرانی سرد شدن در رنج 3/3% تا5/0 به کار می‌رود که نتیجتاً مارتزیت به همراه مقداری آستیت باقیمانده در زمینه ساختار به وجود می‌آید. کروم در رنج %5/3 – 4/1% اضافه می‌شود، برای حصول اطمینان از اینکه مازاد کربن آلیاژ به جرم کاربیدهای پایدار می‌سازد و همچنین از خاصیت گرافیت زایی نیکل نیز جلوگیری به عمل می‌آید. ترکیب کاربیدها به علاوه مارتنزیت زمینه‌ای با مقاومت سایشی خوبی ایجاد می‌کند. تعیین درصد عناصر آلیاژی در چدنهای نایهار بستگی دارد به ابعاد قطعه و خواصی که از آن انتظار می‌رود. زمانیکه مقاومت سایشی خوب و ضربه‌پذیری پایین مورد نظر باشد کاربیدهای درشت‌تر انتخاب شده و نتیجتاً درصد کربن بین 6/3 -3/3% انتخاب می‌شود و زمانیکه قطعه در معرض بارهای ضربه‌ای قرار می‌گیرد کربن بین 2/3-7/2% متغیر خواهد بود. درصد عناصر بستگی به سرعت سرد شدن و ضخامت قطعه دارد برای قطعات با ضخامت 1 تا 2 اینچ سیکل بین 2/4 – 4/3% برای به تعویق انداختن در تبدیل پرلیتی و اطمینان از تبدیل کامل مارتنزیتی ضروری است. چنانچه ضخامت قطعه بالاتر باشد نیکل از 5/5 – 4% مورد استفاده قرار می‌گیرد تا پرلیت تشکیل شود.
در نایهارد نوع II چنانچه درصد نیکل پایین باشد پرلیت تشکیل می‌شود و چنانچه مقدار نیکل زیاد باشد به پایداری استنیت کمک می‌کند. تفاوت اصلی در بین 4 آلیاژ چدنهای نایهارد در کاربردد آنهاست. در جدول زیر که بر اساس ASTM است مشخصات کلی این 4 کلاس متفاوت نایهارد با هم مقایسه شده است:
M5% %cr % Ni %mn %si %T.c Tape Specify no Specifying body
Min 4/1 5/3 3 A A532
Fe3c

(fecr)7c3

Astm
Max 1 4 5 3/1 8/0 6/3
Min 4/1 5/3 5/2 B
Max 1 4 5 3/1 8/0 3
Min 1/1 7/2 9/2 C
Max 1 5/1 4 3/1 8/0 7/3
Min 7 5 1 5/2 D
Max 1 11 7 3/1 2/2 6/3
مقاومت به ضربه نوع D بسیار بالاتر از سه مورد قبل (A, B, C) می‌باشد. SI در آن بالاست و نقش کمک کردن به تشکیل کاربید را تسریع می‌کند چون حلالیت کربن در گاما را کاهش می‌دهد. چدنهای نیکل- سخت بوفور در عملیات خرد کردن، پودر کردن، نورد کردن، و حمل مواد به کار برده می‌شوند. دو گروه عمده چدن نیکل سخت وجود دارند، چدنهای با 4% نیکل و چدنهای با 6% نیکل و 9% کروم که معمولاً به نیکل سخت 2 و 4 موسوم‌اند. نوع 2 چدن نیکل سخت شامل کاربیدهای یوتکتیکی M3C لدبوریتی است و بنابراین دارای چقرمگی کمی است در صورتیکه نوع 4 چدن نیکل سخت عمدتاً شامل کاربیدهای ناپیوسته M7C3 است و در نتیجه چقرمگی نیکل سخت 4 بیشتر است. چدن نیکل سخت نوع 2 چقرمگی کمتری دارد عمدتاً در تولید غلطکهای فلز کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
متالورژی و کاربرد چدنهای نیکل- سخت نوع 4 تقریباً مشابه چدنهای پرکروم است. اما مشاهده شده است که در کاربردهای خاص مانند گلوله‌های آسیاب و جدار پوسته آسیابهای سیمان با قطر زیاد که قطعات ریختگی در آن هم تحت سایش و هم ضربات مکرر سنگین قرار دارند نیکل سخت 4 مقاومت لازم برای شکست را ایجاد نمی‌کند. به طور کلی مقاومت شکست چدنهای پرکروم بیش از چدنهای نیکل سخت 4 است. مشخصه‌ای که سبب ارجحیت بارز چدنهای نوع نیکل سخت 4 در مقایسه با چدنهای پرکروم می‌شود قابلیت سختی‌پذیری عالی آن است.
محدودیت استفاده از این نوع چدنها مخصوصاً در نوع 2، مربوط به شبکه پیوسته کاربید آهن می‌شود که دانه‌های آستینت رادر خود احاطه کرده است و باعث تردی آن می‌گردد. همچنین در مقاطع ضخیم این نوع چدنها را نمی‌توان تولید نمود زیرا امکان به وجود آمدن گرافیت آزاد و کاهش مقاومت به سایش وجود دارد. دیگر اینکه سختی فاز کاربید آهن از کاربیدهای آلیاژی کمتر است. سمانتیت یا کاربید آهن را می‌توان با کاربیدهای دیگر جایگزین نمود به این طریق این امکان وجود دارد که چدنی تولید نمود که فاز کاربید آن از سمانتیت سخت تر بوده و از نظر ساختاری نیز خواص مکانیکی بهتری را عاید نماید.
ساختمان سطح مقطع و تاثیر آن روی خواص مکانیکی:
عواملی که روی خواص این گونه چدنها مخصوصاً بر روی سختی ضربه‌پذیری آن اثر می‌گذارند عبارتند از:
1- نوع کاربید
2- شکل و اندازه کاربیدها
3- اندازه دانه‌ ها
4- ساختمان زمینه
فازهای کاربیدی در چدنهای نیکل سخت
ترکیب شیمیایی تمام چدنهای نیکل – سخت طوری انتخاب می‌شود که بیشتر ساختار به صورت کاربید یوتکتیک و آستنیت جامد شود. مقدار کاربید یوتکتیک که تشکیل می‌شود و نیز ساختار زمینه به ترکیب شیمیایی چدن بستگی دارند.
تفاوت بین ساختار کاربیدی در انواع 2 و 4 چدنهای نیکل – سخت در شکل زیر نشان داده شده است.

چدن نیکل – سخت نوع 2 دارای ساختار لدبوریتی خاصی است که در آن کاربید M3C در برابر زیر ساختار پیوسته حضور دارد. ساختار کاربیدی علاوه بر اینکه محل مساعدی برای شروع ترک است مسیر بهتری برای اشاعه ترک نیز است. بر عکس چدن نیکل سخت نوع 4 دارای ساختار یوتکتیکی است که در آن کاربیدهای نوع M7C3 به طور ناپیوسته حضور دارند. مزیت این نوع ساختار کاربیدی این است که گر چه کاربید M7C3 به اندازه M3C ترد است ولی ترکهایی که در آن ایجاد می‌شوند قبل از این که وارد زمینه به مراتب نرمتری شوند نمی‌توانند خیلی اشاعه پیدا کنند و به این دلیل چدن نیکل- سخت نوع 4 مقاومت به وضوح بیشتری به شکست دارند تا نوع چدن نیکل سخت 2.
کاربیدهای نوع M7C3 نسبت به کاربیدهای M3C از سختی بیشتری برخوردارند ضمن این که کاربیدهای نوع M7C3 ساختار ظریفتر را ایجاد می‌نماید که منجر به سختی‌پذیری بهتر می‌گردد. کاربیدهای M3C عموماً دارای شبکه پیوسته هستند که باعث می‌شوند در مقایسه با کاربیدهای M7C3 ضربه‌پذیری و سختی کمتری داشته باشند.
تمام عناصر آلیاژی موجب افزایش درصد حجمی فاز کاربید در چدنهای نیکل – سخت می‌شوند. اما تاثیر این عناصر در مقایسه با اثر خود کربن جزئی است. دامنه حجمی کاربید در نوع 4 چدن نیکل- سخت کلی چدن‌های نیکل- سخت دخالت دارد.
تاثیر شکل و اندازه کاربیدها
معمولاً ریزتر بودن کاربیدها و یک‌نواختی آنها نیز خواص ضربه را بهتر می‌کند لذا استفاده از روشهای انجماد سریع و اضافه کردن پاره‌ای مواد تلقیحی نظیر فرونیتانیوم یا فروکروم کربن به ذوب می‌‌تواند ساختاری ظریفتر و یکنواخت‌تر را ترغیب نماید. البته اخیراً با روشهای دیگری نظیر عملیات حرارتی خاص و یا کنترل ترکیب آنالیز توانسته‌اند شکل کاربیدها را نیز کنترل نماید.
اندازه دانه‌ها
هر قدر اندازه دانه‌ها کوچکتر باشند مقاومت به ضربه را بهبود می‌بخشد.
ساختمان زمینه:
ساختار زمینه توسط آلیاژی کردن صحیح قطعه با توجه به اندازه آن کنترل می‌شود. این چدنها درحالت ریخته شده فاقد گرافیت بوده و دارای ساختار شامل کاربیدهای یوتکتیکی با زمینه‌ای که آستنیت در آن غالب است می‌باشند. در صورتیکه عناصر آلیاژی به مقدار کافی موجود نباشند ممکن است به جای آستنیت مقادیری پرلیت نرمتر یا گرافیت به وجود آید. انجام عملیات آلیاژی کردن سبب ایجاد مقادیر زیادی آستنیت باقیمانده بعد از عملیات حرارتی می‌شود. به منظور ایجاد حداکثر سختی و مقاومت به سایش عملیات حرارتی انجام می‌شود تا زمینه‌ای با ساختار مارتنزیت فاقد آستنیت باقمیمانده ایجاد شود. بهترین ترکیب شیمیایی به ابعاد قطعه زیختگی و خواص مورد نظر بستگی داشته و معمولاً در دامنه زیر قرار دارد:
کربن 3/3-6/2%
سیلیسم 2-5/1%
منگز 8/0-6/0%
کروم 9-8%
نیکل 5/5-8/4%
مولیبدن 1-5/0%
با در نظر گرفتن این مطلب که %si + 0/3 % Cr از 1/4 بزرگتر است. مطمئناً توسط این ترکیب به جای کاربیدهای لدبوریتی، کاربیدهای ناپیوسته تشکیل می‌شوند.
علاوه بر کاربیدها آنچه خواص مکانیکی این نوع چدن را تحت تاثیر قرار می‌دهد مابقی ساختار است. جهت حصول بهتر مقاومت سایش بهتر است زمینه مارتنزیتی به دست بیاید منتهی محدودیتهای نظیر عدم اطلاع دقیق از نحوه خروج حرارت از قطعه و تاثیر تغییر ضخامت و ترکیب شیمیایی و ... باعث عدم توفیق ریخته‌گران در به دست آوردن زمینه مارتنزیتی می‌باشد. مشکل این است که در هنگام سرد کردن تبدیل آستنیت به پرلیت صورت گرفته و حضور پرلیت در جوار کاربید به شدت از مقاومت فرسایشی قطعه می‌کاهد و کروم به تنهایی برای جلوگیری از این تحول کافی نمی‌باشد لذا از عناصر آلیاژی مولیبدن، مس و نیکل جهت کاهش سرعت بحرانی سرد شدن می‌توان استفاده نمود.
مساله دیگر این است که به دلیل حلالیت زیاد کربن در آستنیت امکان باقی ماندن مقداری آستنیت باقی مانده تا درجه حرارت محیط وجود دارد. در مورد آستنیت باقیمانده دو نظر وجود دارد: در حالیکه صرفاً مقاومت سایشی مطرح است و ضربه وجود ندارد آستنیت باقیمانده نامطلوب تلقی می‌شود زیرا سختی مجموعه کمتر می‌شود و در مواردی که سایش توام با ضربه شدید وجود دارد کار سختی در لایه تماس صورت گرفته در حالی که میان قطعه دارای انعطاف بیشتری است در چنین صورت وجود مقداری آستنیت باقی مانده مجاز خواهد بود که مقدار آن باید زیر 5% باشد.
اثر عناصر آلیاژی
کربن: سختی به مقدار زیاد توسط مقدار کاربیدهای موجود، که خود به مقدار کربن بستگی دارد کنترل می‌شود. در کاربردهایی که حداکثر سختی و مقاومت به بارگذاری ضربه‌ای از اهمیت ثانوی برخوردار است از کربن به مقدار 3/3% استفاده کرد ولی در جایی که ضربات تکراری اعمال می‌شود باید مقدار کربن در دامنه 6/2 تا 9/2 باشد. جدول زیر اثر مقدار کربن را بر عمر سختی ناشی از ضربه در چدنهای نیکل سخت نوع 4 نشان می‌دهد.
مقدار کربن % عملیات حرارتی عمر خستگی – ضربه‌ای (تعداد ضربات)
48/3 8 ساعت –0c800 سرد شدن در هوا 648
01/3 8 ساعت –0c800 سرد شدن در هوا 1670
90/2 8 ساعت –0c800 سرد شدن در هوا 3728
60/2 8 ساعت –0c800 سرد شدن در هوا 4590

چقرمگی تحت ضربات تکراری (عمر خستگی ضربه‌ای) بر حسب تعدا ضربات لازم برای شروع شکست در یک گلوله چدنی نیکل سخت به قطر mm60 که مکرراً از ارتفاع m7 بر روی یک سندان فولادی شیب‌دار می‌افتد ارزیابی شده است.
جهت حصول حجم مناسب از کاربیدهای m7c3 و ایجاد سختی‌پذیری لازم در چدنهای نایهارد مقدار آن
Grade 2A Bs2/3 – 7/2% و B2 Grade Bs% 6/3 -2/3 انتخاب می‌شود. ازدیاد کربن باعث ازدیاد مقدار کاربید شده که سختی قطعه را افزایش می‌دهد و همچنین تردی را نیز زیادتر می‌کند. در مقادیر ماقبل یوتکتیک (اگر مقدار کربن یوتکتیک برای 7% کروم حدود 2/3 است) ابتدا مذاب آستنیت جدا شده در تحول یوتکتیک مابقی ذوب به کاربید m7c3 و آستنیت تبدیل می‌شود که نهایتاً زمینه دارای کاربیدهای محصور در زمینه آستنیت است. در حوالی کربن یوتکتیک ساختمان یکنواختی از کاربید m7c3 و آستنیت یوتکتیکی ظاهر می‌شود اما چنانچه مقدار کربن بیشتر از یوتکتیک باشد از مذاب کاربیدهای m7c3 جدا شده که دانه‌های یوتکتیکی را احاطه کرده است. چنانچه مقدار کربن خیلی پایین باشد با تشکیل کاربید کروم درصد کربن آستنیت‌ به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد و لذا در تبدیلات بعدی نخواهد توانست سختی‌پذیری کافی را داشته باشد.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  40  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله جوشکاری اصطکاکی چرخشی آلیاژ

اختصاصی از فی توو دانلود مقاله جوشکاری اصطکاکی چرخشی آلیاژ دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

-جوشکاری اصطکاکی چرخشی آلیاژ A16092/17.5Sicp/T-6mmc's
3-1-دور نما
جوشکاری اصطکاکی چرخشی (FSW) یک روش نسبتاً نوین جوشکاری و اتصال قطعات است که در ابتدا توسط موسسه ی جوشکاری کمبریج انگلستان ابداع شد و توسعه یافت. از سال 1993 این روش توسط بسیاری از محققین تدریس شده است. هر چند، این روش را می توان به عبارتی به عنوان ترکیبی از اکستروژن و آهنگری فلزات در دمای بالا تعریف کرد. این فرآیند به عنوان فرآیندی با حالت جامد فرض میشود و نیازی به محافظت گازی و فلز جوش ندارد.
شکل 2 به صورت شماتیک بیانگر پروسه ی جوش اصطکاکی چرخشی است. در این روش جوشکاری از یک ابزار میله ای شکل چرخنده و مصرف نشدنی استفاده میشود که به آرامی در خط پیوند و قطعه فرو میرود. این نفوذ تا جایی ادامه دارد که شانه ی ابزار میله ای در تماس نزدیک با قطعه کار قرار می گیرد. با چرخش و حرکت ابزار میله ای به جلو در طول خط اتصال، مواد موجود در خط اتصال شروع به گرم شدن میکنند که باعث سیلان یافتن ماده حول ابزار چرخنده میشود و با حرکت ابزار به جلو، ماده ی سیلان یافته شروع به محکم مثل میکند.
این منبع حرارتی عمدتاً به دلیل اصطکاک و تغییر شکل محلی ایجاد شده حین نگاه داشتن شانه ی ابزار میله ای در تماس نزدیک با قطعه کار ایجاد شده است. قطعه کارها باید به شکلی ایمن به یک سطح اتکای پشتیبان مقید شده باشند تا از حرکت آنها تا جابجایی شان در سطح اتصال دو قطعه جلوگیری شود. نکته ی قابل توجه درباره ی این روش جوشکاری این است که دمایی که فرآیند در آن رخ میدهد پایین تر از دمای ذوب فلزات قطعه کار است که همین موضوع باعث کاهش ناهنجاری های ناشی از انجماد شده و از واکنش های شیمیایی نا مطلوب جلوگیری میکند. هر چند، این روش مانند دیگر روش های جوشکاری مزیت ها و محدودیت هایی دارد که در این جا به صورت خلاصه و کوتاه به برخی از آنها اشاره خواهد شد.
شکل 2- نمایش شماتیک فرآیند جوش اصطکاکی چرخشی
3-2-شیوه های آزمایشگاهی
موردی را در نظر بگیرید که در آن ابزار میله ای مورد استفاده برای این تحقیق عملی طراحی شده بود به طوری که برای ورق های با ضخامت 0.125 اینچ مناسب باشد و طول این ابزار می تواند برای ضخامت های متفاوت ورق ها به طور دستی تنظیم شود. همانگونه که در شکل 3 نشان داده شده است، ابزار دارای شانه ی با قطر 0.475 اینچ بوده است و روی بخش میله ای رزوه های چپ گرد شیب دار یکپارچه ی 10-24 وجود دارد. برای رسیدن به طول بهینه ای برای ابزار میله ای از شبیه سازی کامپیوتری استفاده شد. این طول بهینه، معادل 0.120 اینچ اندازه گیری شد که برای بدست آوردن یک جوش بهینه با نفوذ کامل در نظر گرفته شد. این ابزار میله ای به صورت مستقل توسط رابرت کارتر، معاون مامور تحقیق، طراحی شده و هیچ اطلاعات خصوصی (دارای مالک شخصی) را شامل نمیشود.
شکل 3- جوش اصطکاکی چرخشی در عمل و طراحی هندسی ابزار میله ای
با توجه به طبیعت سایشی بسیار بالای این نوع خاص ام ام سی، پوشش بسیار زیاد ابزار میله ای برای محافظت از آن در نظر گرفته شده بود. به همین دلیل، دو ردیف ابزار میله ای با هندسه ی یکسان ولی با پوشش با مقاومت های متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. هر دوی این سری ها از فولاد ابزار H-13 ساخته شده بودند که با عملیات حرارتی به درجه ی سختی 53-55 در مقیاس اندازه گیری سختی راکول (HRC) رسیده بودند.
یک سری از این ابزار با پوششی از B4C پوشانیده شده بود تا به سختی سطحی ای به میزان 93-95HRC برسد. سری دیگر ابزار بدون پوشش باقی ماند. دلیل انتخاب B4C به عنوان پوشش، پتانسیل بالای مقاومت پوششی، نرمی فوق العاده و مقاومت خوب به خوردگی و واکنش های شیمیایی مربوط به این نوع پوشش است. این پوشش به کمک یک فرآیند ارزان قیمت و در دمای پایین روی یک سری از ابزار قرار داده شد. شکل 4 نشان دهنده ی مقایسه ای است بین مواد متفاوت مورد نظر برای استفاده به عنوان پوشش در این تحقیق از نظر سختی. یکی از عوامل انتخاب B4C به عنوان پوشش در آزمایش های ابتدایی، فاکتور هزینه ی پایین آن بود. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، جوش اصطکاکی چرخشی به کمک ماشین فرز کاری افقی پنج محوری کنترل عددی به وسیله ی کامپیوتر کرنی اندترکر (Kearney & Trecker) که برای همین فرآیند بهبود یافته بود انجام میشد. بعد از جوشکاری قطعات تحت آزمایش اشعه ی ایکس و آزمایش نفوذ قرار گرفتند. پس از این آزمایشات،‌این قطعات ماشین کاری شده و به قطعاتی برای آزمایش کشش و نمونه هایی برای تحلیل زیر ساختار تقسیم شدند.
این نمونه ها در شرایط جوشکاری و شرایط تحت عملیات حرارتی T6، تحت ‌آزمایش کشش قرار می گرفتند. مشخصات شرایط T6 توسط تولید کننده توصیه میشد و شامل عملیات حرارتی در 1.030F برای مدت 3 ساعت و سرد کردن توسط آب بود. سپس در 325F، به مدت 8 ساعت تحت سخت گردانی طولانی مدت قرار می گرفت و با کمک هوا سرد میشد.
شکل 4-مقایسه ی سختی مواد مورد نظر به عنوان پوشش ابزار
MMC مورد استفاده در این تحقیق آلیاژ 6092 آلومینیوم بود که 17.5 درصد Sic به صورت ذرات به شکل همگن در شبکه ی آن پخش شده بود. این ماده توسط شرکت کامپوزیت های آلومینیومی DWA واقع در شهر چتس ورس در ایالت کالیفورنیا، به شکل صفحاتی با ابعاد 0.125×12×6 اینچ با شرایط عملیات حرارتی T6 قبل از جوشکاری، تامین شده بودند. جدول 1 ترکیبات شیمیایی آلیاژ 6092 آلومینیوم را نشان میدهد و جدول 2 بیانگر برخی از ویژگی های فیزیکی و مکانیکی تامین شده توسط تهیه کننده ی ماده یعنی شرکت کامپوزیت های آلومینیوم DWA است.
جدول1- ترکیبات شیمیایی آلیاژ 6092 آلومینیوم به عنوان یک ماده ی شبکه ای
جدول2- ویژگی های محصول آلیاژ 6092 آلومینیوم، تقویت شده با 17.5 درصد ذرات SiC
جدول 3 پارامترهای جوش اصطکاکی چرخشی (FSW) را نشان میدهد. در این جدول توضیحاتی برای این پارامترها ارائه شده که از طریق آزمایش و تجربه برای مقابله با تسلیم در برابر جوش صوتی در این تحقیق به دست آمده اند. این پارامترها به عنوان راهنماهایی برای جوش اصطکاکی چرخشی mmc ها مورد استفاده قرار می گیرند. ذکر این نکته ضروری است که این پارامترها برای تحقیق دوباره ی انجام پذیری و عملی بودن این فرآیند انتخاب شده بودند و به حالت بهینه در نیامده بودند.
فرسایش ابزار با اندازه گیری ابعاد قبل و بعد از هر جوش کنترل میشد. ابزار بدون پوشش در ابتدای تحقیق برای دستیابی به پارامترهای جوشکاری قابل قبول مورد استفاده قرار می گرفتند و به منظور دستیابی به اطلاعات به دست آمده از یک سری منتخب پارامترها، استفاده می شدند. ابزار پوشش داده شده به کمک B4C در بخش پایانی این تحقیق برای دستیابی به اطلاعات درباره ی پارامترهای منتخب در این حالت استفاده شدند.
جدول3- پارامترهای تجربی به دست آمده برای فرآیند FSW مربوط به MMC ها.
3-3-نتایج
3-3-1-تحلیل ریز ساختار
هیچ اثری از ترک در نمای مقطعی عرضی جوش که با کمک ریز بینی 400 برابر توری به دست آمده، مشاهده نشد. با این حال بازرسی دیداری نشان داد که قسمت بالایی جوشها به کلی زبر بودند. در مقایسه با آلیاژهای یکپارچه، قسمت تاج (قسمت بالایی) یک جوش اصطکاکی چرخشی معمول آلیاژ آلومینیومی ظاهری کاملاً صیقلی دارد. تقریباً تمام جوش هایی که با مواد mmc انجام شدند، در قسمت تاج جوش ظاهری یکپارچه ایجاد کردند که یادآور حالتی است که یک شغل انتظار دارد برای یک سطح سیمانی معمول مشاهده کند. این ظاهر زبر به دلیل نچسبیدن ذرات Al, SiC در سطح جوش در مجاورت شانه ی ابزار رخ میدهد. این امر که ناهنجاری به طور نسبی با استفاده از ابزار پوشش یافته با B4C که سختی بیشتر و نرمی (چربی پذیری) کمتری داشته و به ماده امکان اتصال راحت تری میدهند، کاهش می یابد، روشن شده بود. با این حال پس از انتها چند اینچ جوشکاری، ذرات SiC شروع به پاک کردن B4C از لبه ی خارجی شانه ی ابزار میکنند. در نتیج به محض ساییده شدن پوشش، زبری دوباره ظاهر میشود. البته آن طور که به نظر می آید این زبری ایجاد شده تنها یک ناهنجاری سطحی بوده و تاثیری روی ویژگی های کششی نمونه ندارد. شکل 5 یک نمای مقطع عرضی را برای یک اتصال FSW نشان میدهد که به کمک ابزار میله ای بدون پوشش ایجاد شده است.
شکل5-نمای مقطع عرضی یک اتصال FSW برای mmc ها (بزرگنمایی 10 برابر)
نکته ی قابل توجه در بررسی قسمت ریشه ی بعضی از جوش های mmc ها این است که برخی از نمونه ها پس از جوشکاری به سطح اتکای پشتیبان متصل شده بودند. این پدیده زمانی رخ می داد که ماده ای که مستقیماً زیر ابزار میله ای و در نزدیکی سطح اتکای پشتیبان قرار داشت به دلیل حرارت و فشار بسیار زیاد ناشی از فرآیند جوشکاری در این منطقه، به سطح اتکای پشتیبان جوش شده، اتصال می یافت. مشاهدات انجام شده روی حفره های درونی در قسمت ریشه ای جوش، نشان دهنده ی مکان هایی بودند که ماده به سطح اتکای پشتیبان اتصال می یافت. این اتصال پس از برداشتن قطعه کار ایجاد میشد. چنین حفره های کوچکی به کمک تکنیکی معمول شناسایی شدند. این حفره ها به عنوان نقص هایی که تاثیر بسزایی بر ویژگی های مکانیکی جوش ندارند شناخته شدند. شکل 6 یک ریز ساختار بسیار جالب را در مرز ناحیه ی پیوند با بزرگنمایی 400 برابر نشان میدهد. این طور که به نظر میرسد، ذرات SiC حین حرکت به سمت مرکز ناحیه ی پیوند (HAZ) توسط ابزار میله ای شکسته میشدند و به قطعات کوچکتر تبدیل میشدند.
نیز کمبود تمرکز ذرات با حجم زیاد در لبه های ناحیه ی پیوند مشاهده شده است.
شکل6-تغییرات در اندازه ذرات SiC و توزیع آنها در مرز لبه ی منطقه ای پیوند
3-3-2-اندازه گیری مقاومت کششی
به منظور رسیدن به بازدهی اتصال این جوش های mmc، مقاومت کششی محاسبه شده و بازدهی اتصال به شکل زیر اندازه گیری شد. با استفاده از ابزار بدون پوشش، مقدار اندازه گیری شده برای مقاومت کششی میانگین نهایی (UTS) در دمای اتاق، 44.4ksi بوده است. این مقدار در شرایط جوشکاری اندازه گیری شده بود. مقدار مقاومت کششی 54.7bi پس از عملیات حرارتی و سختی گردانی طولانی مدت در شرایط T6 اندازه گیری شد.
مقدار UTS میانگین برای جوش های انجام شده با ابزار پوشیده شده با B4C در شرایط جوشکاری 433 ksi و در شرایط مورد عملیات حرارتی قرار گرفته ی 61.9ksi, T6 اندازه گیری شده بود. جدول 4 و جدول 5 اطلاعات و داده های کششی برای فرآیند جوشکاری اصطکاکی چرخشی پانل های mmc را نشان میدهند که به ترتیب به کمک ابزار میله ای بدون پوشش و دارای پوشش به دست آمده اند. برای تعیین بازدهی اتصال، مقاومت کششی نهایی ماده ی اصلی به صورت تجربی برابر با 60 ksi در نظر گرفته شد. این نکته در نظر گرفته شده بود که این مقدار 10 درصد کمتر از مقدار مقاومت کششی نهایی موجود در مقالات بوده است. با مقدار تجربی 60ksi، بازدهی اتصال برابر با 61 تا 72 درصد در شرایط جوشکاری و 92 تا 100 درصد بعد از انجام عملیات حرارتی بود. در حالت کلی پوشاندن ابزار میله ای به نظر اثری در بازدهی اتصال ندارد. تحقیق در این مورد با بررسی ابزار میله ای با پوشش و فاقد پوشش و بررسی تاثیر آن ها بر بازدهی اتصال صورت گرفته بود.
جدول4- نتایج مربوط به مقاومت اتصال mmc با استفاده از ابزار میله ای بدون پوشش
جدول5- نتایج مربوط به مقاومت اتصال mmc با استفاده از ابزار میله ای پوشیده شده با B4C

3-3-3-اندازه گیری سختی
همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است، اندازه گیری سختی در قسمت تاج منطقه ی جوش صورت می گیرفته است. این جوش ها به کمک ابزار میله ای پوشش یافته به کمک B4C صورت گرفتند. از اندازه گیری سختی این طور نتیجه گرفته شده بود که مقاومت تسلیم و کششی در منطقه ی پیوند با زیاد گرم کردن ناشی از جوشکاری اصطکاکی چرخشی، کاهش می یابند. در حالت کلی و در مقایسه با ابزار میله ای بدون پوشش، این طور به نظر می آید که پوشش ایجاد کردن برای ابزار میله ای تاثیری در سختی منطقه ی پیوند ندارد. گر چه برای بسیاری از فرآیندهای اتصالی نیاز به انرژی گرمایی مشهود است، این نکته به سادگی آشکار میشود که هر گونه انرژی گرمایی بیش از اندازه ی ورودی نا مطلوب است. این امر برای جوشکاری اصطکاکی چرخشی که در این تحقیق مورد بررسی است نیز صادق است.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  10 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله تأثیر ریزساختار آلیاژ بر روی کارایی ساخت ماشینی EDM ریز

اختصاصی از فی توو دانلود مقاله تأثیر ریزساختار آلیاژ بر روی کارایی ساخت ماشینی EDM ریز دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

چکیده: ساخت ماشینی تخلیه برقی (EDM) یک فرآیند الکتریکی-حرارتی است. وقتی که ویژگی میکرو دارای همان اندازه برابر با ریزساختار آلیاژ است، کارایی ساخت ماشینی EDM میکرو بعلت تفاوت بین خصوصیات حرارتی دانه بلوری و خصوصیات محدوده بلوری تغییر پیدا میکند، و منجر به ابعاد غیر مطلوب و فرآیند ساخت ماشینی ناپایدار می گردد. برای افزایش دقت ساخت ماشینی و کارایی EDM میکرو، لازم است که تأثیر ریزساختار آلیاژ بر روی کارایی ساخت ماشینی EDM میکرو را درک کنیم. در این مطالعه، حفره های میکرو در آلیاژ تیتانیوم با بلورهای متعادل، مس، نیکل، آلیاژ نیکل-مس و فولاد ضد زنگ با دانه های بزرگ شده ایجاد شدند. میانگین مقادیر مختلف و توزیع در میزان های حذف مواد و فواصل تخلیه الکتریکی متغیر است، که نشان میدهد که کارایی ساخت ماشینی EDM میکرو تحت تأثیر ریزساختار آلیاژ قرار می گیرد.
کلمات کلیدی: ساخت ماشینی میکرو، EDM، ریزساختار آلیاژ، خصوصیات حرارتی، رسانایی گرمایی
1- مقدمه
فرآیندهای ساخت ماشینی میکرو بطور گسترده برای به حداقل رساندن محصولات مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از عوامل حاکم بر فرآیند انتخاب مواد ساخته شده با ماشین مانند سرامیک، پلیمر یا آلیاژ است. در آلیاژ ها، دانه های بلورین در حین انجماد تشکیل می گردند. در شرایط مختلف تشکیل آلیاژ، ترکیبات شیمیایی، اندازه دانه ها و جهت یابی آنها متغیر است و نشاندهنده خصوصیات مکانیکی مختلف و خصوصیات فیزیکی مانند مقاومت در مقابل فرسایش، دمای بالا و خوردگی شیمیایی است. بنابراین آنها در سیستم الکترومکانیکی (MEMS) استفاده می گردند.
در ساخت ماشینی متعارف، مواد ساخته شده توسط ماشین بصورت متجانس فرض می گردند. وقتی که یک ویژگی به اندازه میکرومتر کاهش داده می شود، یا همان اندازه ریزساختار آلیاژ، خصوصیات ریزساختار آلیاژ ممکن است بر روی کارایی ساخت ماشینی تأثیر بگذارد. در برشکاری میکرو، خصوصیات مواد حجیم ممکن است معتبر نباشد. وقتی که ضخامت تراشه برش داده نشده کاهش می یابد، فشار جریان نیروی برشی مواد تا حد زیادی افزایش می یابد. اثبات شده است که محدوده های دانه ها، معایب بلوری و ناخالصیها در حین تغییر شکل پلاستیک نقش مهمی در فرآیند لغزش ایفا میکنند. وقتی که ابزار برشکاری در محدوده های بلورین حرکت میکند، شرایط ساخت ماشینی تغییر پیدا میکند و سبب تغییر در نیروی برشی، لرزش ابزار و پوشش ابزار تسریعی می گردد.
ساخت ماشینی تخلیه الکتریکی (EDM) یک فرآیند الکتریکی-حرارتی است که توسط آن، هرگونه مواد رسانا را صرف نظر از سختی آن، میتوان حذف کرد. در مته کاری حفره های ریز توسط EDM، نتایج ماشینی مانند میزان حذف مواد، نسبت پوشش الکترود و فاصله تخلیه الکتریکی در دامنه معینی در همان شرایط ماشینی معین تغییر پیدا میکند. ترک های بزرگی را میتوان در حفره های ریز ایجاد شده پیدا کرد، که ممکن است در حین تشکیل تراشه رخ دهد. ریزساختار مواد هم بر روی حداقل اندازه ماشینی در EDM میکرو همراه با انرژی پالس تخلیه الکتریکی و تنش پس مانده مواد ساخته شده توسط ماشین تأثیر می گذارد. همچنین اثبات شده است که سرعت ساخت ماشینی با جهتیابی بلورین در شرایط پایانی تغییر پیدا میکند. اندازه دانه کاربید تنگستن ممکن است حداقل قطر میله را با EDM میکرو محدود کند. این عوامل نشان میدهند که نتایج ماشینی رابطه نزدیکی با ریزساختار مواد دارند وقتی که ویژگی اندازه به درجه میکرومتر کاهش داده می شود.
در EDM میکرو، پدیده های فیزیکی بسیاری مانند رسانایی گرمایی، الکتریسیته، نور، الکترومغناطیس و پلاسما در این فرآیند مورد نیاز هستند. اگرچه خصوصیات تصادفی EDM میکرو منجر به تغییر کارایی ساخت ماشینی می گردد، با اینحال بخشی از خطای بعدی ویژگی های میکرو ایجاد شده ممکن است توسط ریزساختار مواد ساخته شده توسط ماشین ایجاد گردد.

برای بالا بردن دقت ماشینی و کارایی، باید تأثیر ریزساختار آلیاژ بر روی کارایی ساخت ماشینی و خصوصاً ساختار بلوری آلیاژ بر روی میزان حذف مواد و فاصله تخلیه الکتریکی EDM میکرو را درک کنیم. این امکان وجود دارد که ابعاد ویژگی های میکرو را در مقاومت مورد نیاز با رجوع به الکترود با یک اندازه دقیق کنترل کنیم. فرآیند ماشینی صاف را می توان توسط انتخاب پارامترهای ماشینی مناسب بر اساس دانش تأثیر ریزساختار مواد بر روی کارایی ماشینی انجام داد.

در این مقاله، تأثیر ریزساختار مواد بر روی کارایی ماشینی EDM میکرو از دیدگاه رسانایی گرمایی مورد مطالعه قرار می گیرد. آزمایش های گسترده توسط ایجاد حفره های ریز در مواد مختلف انجام می شود. نتایج ماشینی مانند میزان حذف مواد و فاصله تخلیه الکتریکی ارزیابی می گردد. خلاصه اینها در بخش پایانی بیان می گردد.

2. رسانایی گرمایی و خصوصیات گرمایی مواد در EDM
در EDM، مواد توسط انرژی گرمایی ایجاد شده توسط پالس های تخلیه الکتریکی حذف می گردد. مدل حذف مواد EDM بر اساس معادلات دیفرانسیل برای رسانایی گرمایی در مواد جامد بشرح زیر می باشد:

که T توزیع دما، r محور شعاعی، z محور عمودی، t زمان و ضریب پخش گرمایی مواد ساخته شده توسط ماشین است ( که رسانایی گرمایی مواد ساخته شده توسط ماشین، چگالی مواد ساخته شده توسط ماشین و گرمای خاص مواد ماشینی است).
شکل 1 رسانایی گرمایی EDM را نشان میدهد. توزیع دما در مواد ساخته شده توسط ماشین در معادله 2 بیان شده است.

که T توزیع دما، دمای پیرامونی، q گدازای گرمای مجرای پلاسما، تابع خطای مکمل است.
گدازای گرما q بصورت زیر بیان می گردد

که F شکست انرژی انتقال داده شده به ماده ساخته شده توسط ماشین، v ولتاژ تخلیه الکتریکی در امتداد فاصله، i جریان تخلیه الکتریکی، شعاع مجرای پلاسما است. در شرایط ماشینی یکسان، و t را می توان ثابت فرض کرد. وقتی که دما به نقطه ذوب ماده می رسد، روابط شعاع حفره تخلیه الکتریکی و خصوصیات مواد را می توان توسط معادله 4 بدست آورد. بنابراین میزان حذف مواد و فاصله تخلیه الکتریکی را هم می توان بدست آورد.

در EDM متعارف، مواد ساخته شده توسط ماشین بصورت همگن فرض می شود. اندازه ویژگی ایجاد شده نسبت به اندازه ریزساختار در آلیاژ خیلی بزرگتر است. محاسبه میزان حذف مواد و فاصله تخلیه الکتریکی بر اساس خصوصیات مواد حجیم می باشد. وقتی که این ویژگی به درجه میکرومتر کاهش داده می شود، مواد ممکن است خصوصیات همگنی را خصوصاً در حالت آلیاژ ساخته شده ماشینی توسط EDM میکرو از خود نشان دهند. در حین تشکیل یک دانه در آلیاژ، یک ذره با بالاترین دمای ذوب ابتدا به جامد تبدیل می شود، و هسته دانه را تشکیل میدهد. با کاهش دما، اطراف دانه شکل می یابد. بنابراین خصوصیات مواد دانه و محدوده مانند رسانایی گرمایی، نقط ذوب و چگالی متفاوت خواهد بود.

در ساختار بلوری آلیاژ، حجم دانه ها و محدوده های آنها با هم متفاوت است، و منجر به تأثیر مختلفی بر روی کارایی ساخت ماشینی می گردد. در مواد همگن، رسانایی گرمایی مؤثر را می توان بصورت زیر بیان کرد:

که رسانایی گرمایی مرثر، رسانایی گرمایی دانه، رسانایی گرمایی اطراف دانه، شکستگی حجم محدوده دانه و شکستگی حجم دانه است ( در اینجا، ). بعلت ترکیبات شیمیایی مختلف در محدوده و دانه، رسانایی گرمایی آنها با هم متفاوت است، که بر روی کارایی ساخت ماشینی EDM میکرو تأثیر می گذارد.
3. آزمایشات و سنجش نتیجه
3.1 ساخت ماشینی مس، نیکل و آلیاژ مس-نیکل
برای مطالعه تأثیر ریزساختار مواد بر روی کارایی ماشینی، آزمایشات گسترده ای توسط ایجاد حفره های ریز در مواد مختلف با استفاده از ماشین EDM میکروی افقی انجام می شود. الکترودها با استفاده از میکروسکوپ نوره به اندازه مطلوب آماده می شوندو تفاوت قطر الکترود و قطر حفره میکرو برای محاسبه فاصله تخلیه الکتریکی بکار می رود و سپس زمان ساخت ماشینی ثبت می گردد. سطح ماده ساخته شده توسط ماشین جلا داده می شود و سیاه قلم کاری می شود تا ریزساختار آلیاژ مشاهده گردد و موقعیت حفره ریز در دانه بلوری یا محدوده با استفاده از میکروسکوپ فلزنگاری ثبت گردد.
برای مطالعه کارایی ساخت ماشینی تأثیر یافته توسط خصوصیات مواد، سه نوع مواد از مس الکترولیت (Cu)، نیکل الکترولیت (Ni) و آلیاژ مس-نیکل انتخاب شد. خصوصیات مواد در جدول 2 لیست بندی شده اند. می توان مشاهده کرد که بیشتر خصوصیات مواد آلیاژ مس-نیکل بین خصوصیات مس و نیکل است. کارایی ساخت ماشینی EDM میکرو در آلیاژ مس-نیکل می تواند بین خصوصیات مس و نیکل باشد.

بر اساس مدل نشان داده شده در شکل 1، دمای محدوده حفره به نقطه ذوب می رسد. برای تحلیل کمی روابط اندازه حفره و پارامترهای مواد در جدول 2، متغیرهای گدازای گرمایی q و زمان تخلیه الکتریکی t بعنوان اعداد ثابت ساده سازی می شوند چون از همان شرایط ساخت ماشینی در آزمایشات استفاده می شود. در EDM میکرو، زمان تخلیه الکتریکی در درجه نانوثانیه قرار دارد (در اینجا، ). گدازای گرمایی دامنه های منحنی ها را در شکل 2 تغییر میدهد (در اینجا، ). مقدار کمتر از 1 است. بنابراین، حداکثر مقدار در طرف چپ نزدیک هر اوج در یک منحنی در شکل 2 قرار دارد. می توان بوضوح مشاهده کرد که شعاع حفره در مواد مختلف برای مس، نیکل، و مس-نیکل از بزرگ تا کوچک متغیر است. بعبارت دیگر، میزان حذف مواد و فاصله تخلیه الکتریکی از درجه یکسانی پیروی می کنند.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  12  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود ترجمه مقاله ماشین کاری دقیق آلیاژ آلومینیوم برای تولید پیستون با ورودی چدنی *

اختصاصی از فی توو دانلود ترجمه مقاله ماشین کاری دقیق آلیاژ آلومینیوم برای تولید پیستون با ورودی چدنی * دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود ترجمه مقاله ماشین کاری دقیق آلیاژ آلومینیوم برای تولید پیستون با ورودی چدنی ؛  مقاله ای برای رشته مهندسی مکانیک و خودرو و مواد و متالورژی است که در 17 صفحه برای دانلود شما ترجمه شده است.

 

چکیده:

پیستون متشکل از دو فلز آلیاژ آلومینیوم تقویت شده با آهن  به منظور کاهش وزن و بهبود مقاومت به سایش پیستون است. یک مشکل عمده برای ماشین کاریپیستون متشکل از دو فلز با حداقل نیروی برشی و بدون اسیب رساندن به اتصالات ان است. هدف این مقاله این است که تعیین پارامترهای بهینه برش برای پیستون متشکل از دو فلز بدست بیاید. وقتی ماشین کاری انجام می شود، ما مایل به دریافت مقادیر بهینه از نیروهای برش و یک سطح بهتر از حفظ یکپارچگی پرداخت سطح را نیاز داریم. آزمایش های زیر بر اساس روش تاگوچی برای طراحی پارامتر با استفاده از یک ابزار نیترید برم مکعبی برای ماشین کاری است. نتایج نشان می دهد که پارامترهای فرایند میانگین و واریانس نیروی برشی در رابطه با پیستون آلومینیوم – چدن تحت تاثیر قرار  می گیرد. Al-Ci  جهت استفاده در پیستون توسط تست التراسونیک پس از ماشین کاری برای اطمینان از کیفیت ساختار، مورد بررسی قرار گرفته است. زبری سطح با یک تست کننده زبری سطح اندازه گیری شده است. یک مدل ریاضی نیز با استفاده از نرم افزار سیستات برای ایجاد ارتباط بین مقادیر ورودی و داده های خروجی به کار گرفته شده است. داده های خروجی از مدل ریاضی با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج حاصل از طراحی تاگوچی با مفهوم نتایج ارائه شد و روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک در این زمینه بدست آمده است.

آلیاژ مناسب برای رادیاتور ماشین (مس یا آلومینیوم)

اختصاصی از فی توو آلیاژ مناسب برای رادیاتور ماشین (مس یا آلومینیوم) دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

با توجه به وظیفه رادیاتور، آلیاژی مناسب است که دارای ضریب رسانایی حرارتی بالایی باشد تا در کم-ترین زمان، حرارت را از آب گرفته و به محیط پیرامون منتقل کند. در کنار این خاصیت، باید مقاومت به خوردگی در برابر آب و همچنین استحکام در برابر ضربه و لرزش¬های وارده را نیز در نظر گرفت. آلومینیوم و مس اولین فلزاتی هستند که به دلیل مقاومت حرارتی کم، به ذهن خطور می کنند و در کنار آن ها...

تعداد صفحات: 3 صفحه
با رعایت اصول نگارش متون علمی


نویسنده: دانشجوی سال دوم دکتری دانشگاه صنعتی شریف