پایان نامه تأثیر سرعت دورانی و سرعت پیشروی ابزار بر ریز ساختار،خواص مکانیکی و خوردگی آلیاژ Al5083-

توضیحات:

پروژه،پایان نامه مهندسی مکانیک با عنوان: تأثیر سرعت دورانی و سرعت پیشروی ابزار بر ریز ساختار،خواص مکانیکی و خوردگی آلیاژ  Al5083-H116 در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، در 100 صفحه بصورت کامل

نکته: ««« این پروژه بصورت انحصاری فقط در وبسایت fileok.ir به فروش می رسد. »»»

چکیده:

اتصال آلیاژ های آلومینیوم، بویژه آلیاژهایی که به سختی جوش داده می شوند هدف اولیه برای توسعه و قضاوت در مورد جوش اصطکاکی اغتشاشی است. کار تا به امروز برروی جوش تک پاس باضخامتهای  6/1 میلیمترتا 10 میلیمتر متمرکز شده بود. اما نشان داده شده است که میتوان تا 50 میلیمتر ضخامت با یک پاس و بیش از 50 میلیمتر تا 75 میلیمتر با دو پاس ( هر پاس در یک سمت ) با این روش انجام گیرد.ﺟﻮﺷﮑﺎﺭﯼ ﺍﺻﻄﮑﺎﮐﯽ ﺍﻏﺘﺸﺎﺷﯽ یکی ﺍﺯ ﻓﺮآیندﻫﺎﯼ ﻧﻮﯾﻦ ﺍﺗﺼﺎﻝ ﺩﻫﯽ ﺩﺭ ﺣﺎﻟﺖ ﺟﺎﻣﺪ ﺑﻮﺩه ﮐﻪ ﺩﺭ ﺩﻣﺎﯾﯽ ﺯﯾﺮ ﺩﻣﺎﯼ ﺫﻭﺏ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﯽ ﺷﻮﺩ . ﺩﺭ ﺍﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﺑﻪ ﺑﺮﺭﺳﯽ ﺗﻐﯿﯿﺮﺍﺕ ﺭﯾﺰﺳﺎﺧﺘﺎﺭﯼ،خواص مکانیکی و ﺭﻓﺘﺎﺭ ﺧﻮﺭﺩﮔﯽ ﺁﻟﻮﻣﯿﻨﯿﻮﻡ ﺩﺭیاﯾﯽ 5083 پس ﺍﺯ ﻓﺮﺁیند ﺟﻮﺷﮑﺎﺭﯼ ﺍﺻﻄﮑﺎﮐﯽ ﺍﻏﺘﺸﺎﺷﯽ ﭘﺮﺩﺍﺧﺘﻪ ﺷﺪه ﺍﺳﺖ . دراین پژوهش از ورقهای آلومینیوم آلیاژی (5083Al ) به ضخامت 4 میلیمتر استفاده گردید، ﺍﺯ همه پاﺭﺍﻣﺘﺮﻫﺎﯼ ﻣﻮﺛﺮ ﺑﺮ فرآیند، تنها با متغیر درنظر گرفتن پارامترهای اصلی سرعت پیشروی و سرعت دورانی ابزار، آزمایش انجام شد؛ سپس نمونه های استاندارد برای انجام تست های مکانیکی از ناحیه ی تحت فرآوری استخراج گردیدند و تحت آزمایشهای مکانیکی از جمله تست کشش و سختی وضربه قرار گرفتند و با بررسی نتایج حاصل از آزمایشات، پارامترهای بهینه مشخص گردید. ﺟﻬﺖ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺭﯾﺰﺳﺎﺧﺘﺎﺭ، ﺍﺯ ﺁﺯﻣﻮﻥ ﻫﺎﯼ ﻣﺘﺎﻟﻮﮔﺮﺍﻓﯽ ﺑﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩه ﺍﺯ ﻣﯿﮑﺮﻭﺳﮑﻮﭖ ﻫﺎﯼ ﻧﻮﺭﯼ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩه شد. همچنین ﺟﻬﺖ ﺑﺮﺭﺳﯽ ﺭﻓﺘﺎﺭ ﺧﻮﺭﺩﮔﯽ ، ﻓﺮﺁیند ﻣﻨﺎﻃﻖ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺟﻮﺵ ﺑﺎ ﺭﻭﺵ پلاﺭﯾﺰﺍﺳﯿﻮﻥ پتاﻧﺴﯿﻮﺩیناﻣﯿﮏ ﻭ ﮐﺎﻫﺶ ﻭﺯﻥ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩه ﮔﺮﺩید ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻧﺸﺎﻥ ﺩﺍﺩ ﮐﻪ ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﭘﯿﺸﺮﻭﯼ ﻣﻘﺎﻭﻣﺖ ﺑﻪ ﺧﻮﺭﺩﮔﯽ ﻣﻨﻄﻘﻪ ﺟﻮﺵ ﺍﻓﺰﺍیش ﻣﯽ یاﺑﺪ ،این ﺍﻣﺮ ﺑﻪ ﮔﺮﻣﺎﯼ ﻭﺭﻭﺩﯼ ﺯیاﺩ ﻭ ﺩﺭﺷﺖ ﺷﺪﻥ ﺩﺍﻧﻪ ﻫﺎ ﻭ ﺩﺭ ﻧﺘﯿﺠﻪ ﮐﺎﻫﺶ ﻣﻨﺎﻃﻖ ﻣﺮﺯﺩﺍﻧﻪ ﺍﯼ ﻧﺴﺒﺖ ﺩﺍﺩه ﻣﯽ ﺷﻮﺩ ﻃﻮﺭﯼ ﮐﻪ ﻣﻨﻄﻘﻪ ﺗﺤﺖ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺣﺮﺍﺭﺕ ﮐﻤﺘﺮﯾﻦ ﻭ ﻣﻨﻄﻘﻪ ﺩﮐﻤﻪ ﺟﻮﺵ ﺑﯿﺸﺘﺮﯾﻦ ﻣﻘﺎﻭﻣﺖ ﺑﻪ ﺧﻮﺭﺩﮔﯽ ﺭﺍ ﺍﺯ ﺧﻮﺩ ﻧﺸﺎﻥ ﻣﯽ ﺩﻫﺪ.

فهرست مطالب:

چکیده    1

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1-مقدمه         2

فصل دوم: ﻣﺮوري ﺑﺮ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﮔﺬﺷﺘﻪ و ﮔﺴﺘﺮه ي ﻧﻈﺮي ﻣﻮﺿﻮع

2-1- معرفی فرآیند            5

2-3- پارامترهای مهم جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی           9

2-3-2- طراحی اتصالات     11

2-3-3- نیروی جوشکاری    12

2-3-4- جریان فلز  13

2-4- مناطق متأثر از حرارت            13

2-4-1-توزيع حرارت           14

2-4-2- رشد ميكروساختار( MICROSTRUCTURAL EVOLUTION)         15

2-4-3- منطقه‌ي پيازي(برآمده) [NUGGET ZONE]      15

2-4-4-شكل منطقه‌ي برآمده (SHAPE OF NUGGET ZONE)     15

2-4-5- اندازه دانه در منطقه برآمده(GRAIN SIZE)      16

2-4-6- منطقه متأثر از حرارت و کار مکانیکی (TMAZ)  19

2-4-7- منطقه متأثر از حرارت (HAZ)            20

2-5- روشهای مختلف اتصال           20

2-6-  طراحی و جنس ابزار 21

2-7-کاربرد های جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی       26

فصل سوّم: مواد و روش تحقیق

3-1- ماشین ابزار 28

3-2-ابزار 29

3-3-جنس ابزار    29

3-4- مواد اولیه    29

3-5- فکیسچر و ابزارهای نگه دارنده 30

3-6-اجرای آزمایش           31

3-7- بررسی نمونه های جوشکاری شده     33

3-7-1- بازرسی عمومی تست های جوشکاری شده  33

3-8-جدا سازی نمونه جهت انجام تست کشش از محل تحت فرآوری      36

فصل چهارم: نتایج

4-1-نتایج تست کشش     39

4-2-بررسی نتایج ریزساختار          42

4-3-نتایج تست سختی    43

4-5-نتایج تست خوردگی   51

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-2- پیشنهادات: 56

منابع     58

فهرست جداول

جدول (2-1): کاربردهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی( FSW)          7

جدول (2-2): اندازه ی دانه برای آلیاژهای گوناگون آلومینیوم[12]            16

جدول (2-3): اندازه ی دانه ها وابسته به پارامترهای اصلی[23]            17

جدول (3-1): ترکیب شیمیایی آلیاژ آلومینیم 5083      30

جدول (3-2): پارامترهای متغیر مورد نیاز برای جوشکاری          30

جدول(4-1):  نتایج حاصل از آزمون کشش بروی نمونه های جوش          39

جدول(4-2):  مقادیر سختی نمونه های کار شده       44

جدول(4-3): متوسط سختي منطقه ی همزده نمونهها            46

جدول(4-4):  مقادیر انرژی ضربه نمونه های کار شده   49

جدول(4-5): کاهش وزن نمونه ها بر حسب واحد سطح           51

جدول(4-6): نتایج حاصل از پلاریزاسیون نمونه A1       53

جدول(4-7): نتایج حاصل از پلاریزاسیون نمونه A2       53

جدول(4-8): نتایج حاصل از پلاریزاسیون نمونه A3       54

فهرست اشکال

شکل(2-1): روش کار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی[3]       6

شکل (2-2): زاویه چرخش پین (TILT)  و عمق تفوذ[11]         10

شکل (2-3): فشرده شدن مواد به جریان درآمده در پشت پین بعلت زاویه چرخش پین (TILT) [12] 11

شكل (2-4): اشكال مختلف جوشكاري كه به وسيله جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی FSW قابل انجام است[13]     12

شکل(2-5): جهت نیروهای موجود در فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی[3]  13

شکل (2-6) مناطق متاثر از حرارت[15]         14

شکل (2-7): میکروساختار در نواحی مختلف جوش[19]          15

شكل (2-8)  ميكرو گراف نوري از فرآيند 7075 AL-T651 FSP[18]            17

شکل (2-9) توزیع اندازه ی دانه ها در نقاط مختلف منطقه برآمده (NUGGET) برای قطعه ی FSP7050AL [31]            18

شکل (2-10) میکروگراف از ناحیه TMAZ [11] 19

شکل (2-11): دانه بندی در ناحیه   19

شکل (2-12): روشهای مختلف اتصال در این روش جوشکاری[16]         20

شکل (2-13): اتصال مقاطع ضخیم  21

شکل (2-14): شماتیک پیشانی ابزار [23] FSW        23

شکل (2-15): ابزار مخروطی شکل با گام های متغییر و دارای شیار عمودی ساخته شده توسط موسسه [30]TWI   24

شکل (2-16): ابزار FLARED TRI FLUTE TM  با زمينه ي داراي بريدگي طولي در قسمت استوانه[32]         25

شکل (2-17): پين هايA-SKEW TM , FLARED-TRI FLUTE TM  [12]   26

شکل (2-18): مقاطع عرضی شولدرها         26

شکل (3-1): دستگاه فرز بکار گرفته شده برای فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی      28

شکل (3-2): ابزار مورد استفاده      29

شکل (3-3):  نحوه آماده شدن قطعه کار بر روی میز دستگاه فرز            31

شکل (3-5):  نحوه ی اجرای فرایند  33

شکل (3-6): عیب فلش که در اثر نیروی رو به پایین نامناسب بوجود می آید        34

شکل (3-7):  عیب تونل باز سطحی که در اثر نیروی رو به پایین نامناسب بوجود می آید.   34

شکل(3-8):  سوراخ انتهایی فرآیند جوشکاری که یک عیب در تمام جوشکاری های اصطکاکی اغتشاشی می باشد. 35

شکل (3-9): وجود حفره در مسیر جوشکاری 35

شکل (3-10): چسبیده شدن مواد به ابزار    36

شکل(3-11): جداسازی نمونه تست کشش 36

شکل (3-12): نمونه های تست کشش       36

شکل (3-13):  دستگاه کشش اونیورسال     37

شکل (3-14): نمونه های تحت کشش قرار گرفته شده           38

شکل (4-1): تغییرات استحکام تسلیم نسبت به تغییرات سرعت دورانی  در سرعت پیشروی ثابت 32         40

شکل (4-2): تغییرات استحکام تسلیم به تغییرات سرعت پیشروی درسرعت دورانی ثابت560 دور بر دقیقه   40

شکل (4-3): مقایسه استحکام تسلیم تست های جوش شده            41

شکل (4-4): مقایسه استحکام کششی تسلیم بدست آمده برای سرعت های متفاوت   41

شکل (4-5): شماتیک نقاط مختلف ساختاری در قطعه کار بعد از جوشکاری [26] 43

شکل (4-6):  تست سختی           43

شکل (4-7):  نمونه ی مورد آزمایش قرارگرفته شده در تست سختی     43

شکل (4-8): توزیع سختی در مناطق مختلف جوش   44

شكل (4-9): تصاوير ماكرو از مقطع مانت شده نمونه 9            45

شكل (4-10): ميكروساختار آليا‍ژ پايه (AL-5083)        45

شكل(4-11) ميكروساختار منطقه همزده شده نمونه 2(سرعت چرخش560RPM، سرعت پيشروي50MM/MIN )        46

شكل (4-12) ميكروساختار منطقه همزده شده نمونه3(سرعت چرخش560RPM، سرعت پيشروي63MM/MIN )        46

شكل (4-13) ميكروساختار منطقه همزده شده نمونه 5(سرعت چرخش900RPM، سرعت پيشروي50MM/MIN )       47

شكل(4-14) ميكروساختار منطقه همزده شده نمونه 6(سرعت چرخش900RPM، سرعت پيشروي63MM/MIN )        47

شكل (4-15) ميكروساختار منطقه همزده شده نمونه 8(سرعت چرخش1120RPM، سرعت پيشروي50MM/MIN )      47

شكل(4-16) ميكروساختار منطقه همزده شده نمونه 9(سرعت چرخش1120RPM، سرعت پيشروي63MM/MIN )       47

شكل(4-17): مناطق مختلف آلياژ AL-5083 جوشكاري شده به روش اصطکاکی اغتشاشی (FSW) 47

شکل(4-18): دستگاه تست ضربه   48

شکل(4-19): قبل ازانجام تست ضربه           49

شکل(4-20): بعدازانجام تست ضربه            49

شکل (4-21): تغییرات انرژی ضربه نسبت به تغییرات سرعت پیشروی درسرعت دورانی ثابت560 دور بر دقیقه            50

شکل (4-22):  تغییرات انرژی ضربه نسبت به تغییرات سرعت دورانی درسرعت پیشروی ثابت32میلیمتر بر دقیقه       50

شکل(4-23): کاهش وزن برحسب نام قطعه  52

شکل(4-24): ﺗﺼﺎوﻳﺮ خوردگی ناحیه دکمه جوش        52