عنوان

اتصال غیر هم جنس آلیاژ آلومینیوم به فولاد توسط فرایند لحیم‌کاری-جوشکاری

IR

۴۳۱۴پ

فارسی

IR

اتصال غیر هم جنس آلیاژ آلومینیوم به فولاد توسط فرایند لحیم‌کاری-جوشکاری

[پایان‌نامه]

Dissimilar weld-braze joining of aluminum alloy to steel

/خالد السقا

: مهندسی مواد

، ۱۴۰۰

۷۹ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

کارشناسی ارشد

مهندسی مواد- جوشکاری

۱۴۰۰/۰۶/۰۱

صنعتی سهند

امروزه با افزایش استفاده از آلیاژهای سبک و پیشرفته به منظور کاهش وزن و بهبود راندمان سوخت، نیازهایی برای اتصال فلزات غیر هم جنس مانند آلومینیوم به فولاد به وجود آمده است .اتصال آلومینیوم به فولاد می‌تواند مزایای دو ماده را ترکیب کند و می‌تواند پیش‌بینی کاربردهای وسیعی را در خودرو، هوافضا، کشتی‌سازی و سایر صنایع داشته باشد .البته اتصال آلومینیوم به فولاد چالش‌های بزرگی را به دلیل تفاوت خواص بین این دو ماده در پی دارد که شامل تشکیل ترکیبات بین فلزی ترد و ایجاد تنش‌های باقیمانده در محصول جوشکاری می‌شود .برای رفع یا کاهش مشکلات مذکور، به تازگی فرایند لحیم‌کاری-جوشکاری به منظور اتصال آلیاژهای آلومینیوم به فولاد، مورد توجه محققان قرار گرفته است .در این پژوهش از فرایندهای لحیم‌کاری-جوشکاری قوسی تنگستن-گاز(TIG) ، تنگستن-گاز با امواج فراصوتیTIG) - (Uو تنگستن-گاز با فلاکس سطحیSiO ۲TIG) - (Aبرای اتصال آلیاژ ۵۰۵۲ آلومینیوم به فولاد گالوانیزهSt -۱۲ با فلز پرکنندهER -۴۰۴۳ حاوی ۵/۱ درصد وزنی سیلیسیم استفاده شده است .سپس، ریزساختار و خواص مکانیکی( ریزسختی و استحکام کششی برشی) اتصالات حاصل در سه شدت جریان مختلف ۷۰، ۷۵ و A ۸۰ مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است .نتایج نشان داد که اتصال قابل قبولی در فرایندTIG - Uبدست نمی‌آید .در سایر اتصالات در نتیجه ذوب آلیاژ ۵۰۵۲ آلومینیوم و امتزاج آن با فلز پرکننده، نواحی مرز ذوبی و فلز جوش ایجاد شده‌اند .همزمان مذاب جوش روی سطح فولاد گالوانیزه پخش شده و بدلیل دمای پایین‌تر این مذاب نسبت به دمای ذوب فولاد، ناحیه فصل مشترک لحیم پدید آمده است .ریزساختار فلز جوش در کلیه اتصالات به صورت ساختار دندریتی هم‌محور و از سه فاز ، یوتکتیک آلومینیوم-سیلیسیم و ترکیب بین فلزی ۶ تشکیل می‌شود که با افزایش شدت جریان در هر فرایند، ساختار دندریتی هم‌محور درشت‌تر شده است .از سوی دیگر، در یک شدت جریان معین ریزساختار فلز جوش درTIG - Aدر مقایسه با TIG بدلیل افزایش ولتاژ قوس و در نتیجه افزایش حرارت ورودی درشت‌تر می‌شود .ریزساختار فصل مشترک لحیم از لایه‌های بین فلزی پایهSi -Fe- Alتشکیل شده بود که با افزایش شدت جریان ضخامت این لایه‌ها در TIG افزایش و درTIG - Aکاهش پیدا کرده است .علت کاهش ضخامت لایه‌های بین فلزی در فصل مشترک درTIG - Aرا می‌توان در قالب حضور بیشتر سیلیسیم و در نتیجه کاهش حجم بلور لایه‌ها و بدنبال آن کاهش نرخ نفوذ آهن توجیه کرد، نتایج آزمونهای مکانیکی نیز مشخص کرد که استحکام کشش برشی و میکروسختی اتصالات ناشی از قوس تنگستن-گاز با اعمال فلاکس سطحی بیشتر از اتصالات حاصل ازTIG می‌گردد.

Hybrid structures involving dissimilar alloys have become increasingly common. This is a cost-effective technique in which lightweight and more advanced materials can be used to reduce the weight of the car and thus achieve maximum benefit. With the increasing use of lightweight materials to help reduce the vehicle weight and improve fuel efficiency, an increasing need for dissimilar metal joining of Al to steel has appeared. It has been suggested that the joint between Al and steel can combine the advantages of the two materials and can have broad application prospects in the automotive, aerospace, shipbuilding and other industries. However, joining Al to steel is a great challenge because of the large differences in thermo-physical properties between the two materials, and especially because of the strong tendency to form brittle Fe-Al intermetallic compounds at elevated temperatures. The large differences between Al and steel in thermo-physical properties, such as melting point, thermal conductivity and thermal expansion coefficient, can lead to high residual stresses in the resultant welds. More importantly, the formation of brittle Fe-Al intermetallic compounds can severely degrade the Al to steel joints. Previously, extensive efforts were extended by researchers to study the weld-brazing joining process of aluminum alloys and steel. In this work, TIG, A-TIG and U-TIG weld-brazing processes were used with aluminum-based filler metal. The joint at U-TIG arc were not acceptable. The investigation of the joint properties, especially the metallurgical characteristics, has been done with a particular emphasis and concentration on the Si trace on the IMC layers of brazing interface. The results of using A-TIG showed that the amount of silicon in the joint was higher than that of TIG, and therefore the wettability of molten metal on galvanized steel surface was remarkably improved. Furthermore, in compare with TIG, the arc voltage was higher in A-TIG. In spite of higher heat input, the weld microstructure in the A-TIG contained a lower amount and smaller size of IMC. In any case the preeminent effect of silicon was on brazing interface's intermetallic compound (IMC) layers. At each produced IMC layer, an increase in silicon percentage was observed as the layer thickness was progressed, the cell volume of IMC phases subsequently decreased, which restricted the Fe atoms diffusion through the IMC layers and hence hindered the IMC layers from further growing. On the whole, the joint strength and hardness were enhanced by applying A-TIG.

ba

Dissimilar weld-braze joining of aluminum alloy to steel

لحیم‌کاری-جوشکاری

اتصال آلیاژ ۵۰۵۲ آلومینیوم-به فولاد گالوانیزه

سیلیسیم

Weld-brazing, Al to steel joining, Dissimilar joining, Galvanized steel, Silicon

لحیم‌کاری-جوشکاری، اتصال آلیاژ ۵۰۵۲ آلومینیوم-به فولاد گالوانیزه، سیلیسیم

السقا، خالد

سعید، توحید، استاد راهنما

ایران

20230913

مواد ،۷۰۶۶۴ ،۱۴۰۰

ی‌راکم‌یحل‍ دنیارف‍ طسوت‍ دلاوف‍ ه‌ب‍ م‌وینیمولآ ژایلآ س‌نج‍ م‌ه‍ ریغ‍ ل‌اصتا-ی‌راکشوج‍.pdf

عادی

عادی

6101.pdf

p70664.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۴۳۱۴

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y