عنوان

ارزیابی فصل مشترک و خواص مکانیکی اتصال غیرمشابه ‮‭۱۰۱۸AISI /۵۰۸۳AA‬ با استفاده از میکروجوشکاری جرقه الکتریکی ‮‭ESM)‬),‮‭Evaluation of the Interfacial Zone and Mechanical Properties of Dissimilar Joining of AA۵۰۸۳/AISI ۱۰۱۸ by Electro Spark Microwelding‬

Number

‭۲۰۰۳۰پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

ارزیابی فصل مشترک و خواص مکانیکی اتصال غیرمشابه ‮‭۱۰۱۸AISI /۵۰۸۳AA‬ با استفاده از میکروجوشکاری جرقه الکتریکی ‮‭ESM)‬)

Parallel Title Proper

‮‭Evaluation of the Interfacial Zone and Mechanical Properties of Dissimilar Joining of AA۵۰۸۳/AISI ۱۰۱۸ by Electro Spark Microwelding‬

First Statement of Responsibility

/عباد راستکردار

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مکانیک

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۷‬

Name of Manufacturer

، میرزائی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۳۶‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی مواد- متالوژی

Date of degree

‮‭۱۳۹۷/۰۴/۱۷‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

این پژوهش به ارزیابی فصل مشترک و خواص مکانیکی اتصال غیرمشابه آلیاژ آلومینیوم ‮‭۵۰۸۳AA‬ و فولاد ‮‭۱۰۱۸ AISI‬ و روکش ایجاد شده با فرایند میکروجوشکاری جرقه الکتریکی ‮‭(ESM)‬ می‌پردازد .در فرایند ‮‭ESM‬ جریان مستقیم تعدادی خازن را شارژ می‌کند و در هنگام برقراری تماس الکترود با قطعه‌کار این خازن‌ها تخلیه شده و باعث تولید جرقه می‌شوند .نام این فرایند برگرفته شده از همین جرقه‌ها است .به منظور ایجاد اتصال سالم ابتدا متغیرهای موثر بر کیفیت اتصال مشخص و در مرحله بعد با فرایند بهینه‌سازی که در پژوهش حاضر روش تاگوچی است، مقدار متغیرها بهینه شدند .پارامترهای فرایند ‮‭ESM‬ عبارت از حد بالای جریان، چرخه کاری، فرکانس و سرعت دوران الکترود هستند .برای هر یک از چهار متغیر اشاره شده، سه سطح مختلف در نظر گرفته شد و از این‌رو، برای طراحی آزمایش‌ها از آرایه ‮‭۹L‬ اورتوگونال تاگوچی استفاده شد .حد بالای جریان در سه سطح‮‭۱۵‬ ، ‮‭۲۵‬ و‮‭۳۵‬ ‮‭A‬ ، چرخه کاری در سه سطح‮‭۱۰‬ ، ‮‭۳۰‬ و ‮‭۵۰‬ ، فرکانس در سه سطح‮‭۵۰۰‬ ، ‮‭۸۰۰‬ و ‮‭Hz ۱۱۰۰‬ و سرعت دوران الکترود در سه سطح‮‭۱۵۰۰‬ ، ‮‭۲۰۰۰‬ و ‮‭rpm ۲۵۰۰‬ تغییر داده شدند .به منظور ارزیابی خواص مکانیکی نمونه‌های جوش شده با ‮‭ESM‬ آزمون کشش و آزمون سختی‌سنجی در مناطق مختلف بر روی نمونه‌ها انجام شد .به منظور ارایه ساز و کار بهبود یا عدم بهبود خواص مکانیکی نمونه‌های جوش شده، فصل مشترک اتصال با میکروسکوپ نوری ‮‭(OM)‬ و میکروسکوپ الکترونی روبشی ‮‭(SEM)‬ مورد بررسی ریزساختاری قرار گرفت .به منظور شناسایی ترکیبات بین‌فلزی تشکیل شده در حین انجماد و واکنش‌های انجام شده در فصل مشترک قطعه‌های جوش شده از طیف‌سنجی پرتو ایکس با تفکیک انرژی ‮‭(EDS)‬ استفاده شد .به منظور بررسی ساختار و ترکیب شیمیایی فازهای تشکیل شده در فلز جوش و فصل مشترک فلز جوش- لایه بین‌فلزی ‮‭(IMC)‬ نمونه‌های آماده‌سازی شده با ماشینکاری پرتو یونی متمرکز ‮‭(FIB)‬ توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری و عبوری روبشی ‮‭(TEM/STEM)‬ مورد آنالیز قرار گرفتند .نتایج نشان می‌دهد امکان ایجاد اتصال غیرمشابه فراهم شده است .زیرا به دلیل حرارت ورودی و رقت پایین به عنوان خصوصیت ویژه فرایند ‮‭ESM‬ مشکل ناشی از اختلاف زیاد دمای لیکوییدوس دو فلز پایه یعنی ذوب شدن آلیاژ آلومینیوم بدون ذوب شدن فولاد رفع شده و به دلیل نرخ بالای سرد شدن،‮‭IMC‬ های تشکیل شده در حین انجماد و واکنش‌های شیمیایی، بسیار ریز و حداکثر ‮‭۴‬ ‮‭m‬بوده و تاثیری بر افت خواص مکانیکی اتصال نداشتند .شناسایی لایه ‮‭IMC‬ توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری ‮‭TEM/STEM‬ شامل نتایج شیمیایی از الگوهای ‮‭STEM/EDS‬ و آنالیز الگوی پراش نشان داد که لایه ‮‭IMC‬ متشکل از ترکیبات بین‌فلزی غنی از آهن همچون‮‭FeAl‬ ، ‮‭Fe۲Al‬ و ‮‭Fe۳Al‬ است .تشکیل‮‭IMC‬ های غنی از ‮‭Fe‬ در فصل مشترک‌های آلومینیوم /فولاد یک مزیت هست زیرا‮‭IMC‬ های غنی از ‮‭Fe‬ نسبت به فازهای بسیار ترد غنی از ‮‭Al‬ کمتر مخرب هستند و اثر کمتری بر افت استحکام کششی قطعه جوش شده دارند .به دلیل حرارت ورودی پایین فرایند ‮‭ESM‬ منطقه متاثر از حرارت ‮‭(HAZ)‬ در قطعه اتصال و روکش‌کاری شده بسیار کوچک و قابل صرف نظر کردن بود .شاخص نرم شدگی اتصال در شرایط بهینه حداکثر ‮‭۶۵‬ به دست آمد .بنابراین در مجموع امکان اتصال غیرمشابه آلومینیوم به فولاد فراهم شد و مکانیزمی برای ارتباط سه‌گانه میان پارامترهای جوشکاری، ریزساختار و استحکام کششی قطعه‌های جوش شده پیشنهاد شد

Text of Note

This study deals with the evaluation of the microstructure and mechanical properties of dissimilar joining and coating of AA5083/ AISI 1018 produced by electro spark microwelding process. In ESM some capacitors are charged and discharged during rotating electrode contact by the work piece. The process name is derived from these sparks. In order to achieve sound joint it is necessary to determine factors affective on joint quality and consequently optimize factors by an optimization process which is Taguchi approach in this study. These parameters were peak current (P), duty cycle (D), pulse frequency (F) and electrode rotation speed (R). Three distinct levels assign to each of these four factors and therefore a L9 array of Taguchi approach will be used. The peak current was chanegd in three levels of 15, 25 and 35A, the duty cycle in levels 10, 30 and 50 , the frequency in 500, 800 and 1100 Hz and the electrode rotation speed in levels 1500, 2000 and 2500 rpm. In order to evaluate the mechanical properties of the joined and cladded specimens, transverse tensile and hardness tests performed on the different zones of the joined parts. In order to provide a mechanism for improved or not improved the mechanical properties of the joint and clad created by ESM process the interface microstructure examined by optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM). In order to characterize the chemical composition of intermetallic compounds (IMC) formed during the solidification and reactions took place in the joined part interface, energy dispersive spectrometry (EDS) used. In order to investigate the structure and chemical composition of the phases formed in the weld metal and the interfacial weld metal-Intermetallic layer (IMC), samples of focused ion beam (FIB) machined samples were analyzed by scanning electron microscopy (STEM/TEM). The results showed that, firstly it was possible to achieve dissimilar joining. Since due to the low heat input and low dilution as special characteristics of the ESM process, it is possible to remove the main problem associated with large liquidus temperature difference of base metals i.e. melting of aluminum prior to the steel and due to high cooling rate, IMCs formed during solidification and chemical reactions were very fine of maximum size of 4m and will not affect mechanical properties. IMC layer was identified by TEM/STEM microstructural characterization including compositional results of STEM/EDS and diffraction pattern analysis to be Fe rich IMCs including FeAl, Fe2Al and Fe3Al. Fe rich IMCs diminish the adverse and inevitable effects of the IMC layer as the inseparable part of Fe/Al interfacial zones on decreasing interfacial strength of the joints. Due to low heat input of ESM process, HAZ of the joined and coated part will be very small or will be negligible. Softening factor of maximum of 65 obtained. Therefore finally it is possible to obtain sound aluminum steel joints by ESM and a mechanism for the relation between the welding parameters, microstructure and tensile strength of the dissimilar welds was presented

Parallel Title

‮‭Evaluation of the Interfacial Zone and Mechanical Properties of Dissimilar Joining of AA۵۰۸۳/AISI ۱۰۱۸ by Electro Spark Microwelding‬

راستکردار، عباد

Rastkerdar, Ebad

آقاجانی، حسین، استاد راهنما

کیان‌وش، عباس، استاد مشاور

کریستوفر سورل، چارلز، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی