پایان نامه بررسی سخت کاری سطحی آلیاژ آلومینیوم 6061 بوسیله جوشکاری
فهرست محتوا
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول
کلیات تحقیق…………………………………………………………………………………………………………….2
فصل دوم
تئوری و مروری بر تحقیقات گذشته……………………………………………………………………………..5
آلومینیوم و آلیاژهای آن……………………………………………………………………………………5
انواع آلیاژهای آلومینیوم ……………………………………………………………………………7
آلیاژهای آلومینیوم کارپذیر، بر اساس استاندارد AA…………………………………7
آلیاژهای آلومینیوم ریختگی بر اساس استاندارد AA……………………………….7
متالوژی جوشکاری…………………………………………………………………………………………9
فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن- گاز (GTAW)………………………………………..9
قطبیت………………………………………………………………………………………………….10
الکترودها …………………………………………………………………………………………….11
گازهای محافظ ……………………………………………………………………………………..11
مزایا و محدودیتها……………………………………………………………………………….12
تکنولوژی جوشکاری …………………………………………………………………………………..13
فرایند قوس الکترود با گاز محافظ……………………………………………………………13
تجهیزات جوشکاری TIG:……………………………………………………………………..14
نگهداری قوس……………………………………………………………………………………….17
تکنیک جوشکاری…………………………………………………………………………………..18
متغیرهای مهم فرآیند جوشکاری TIG …………………………………………………….19
کاربرد……………………………………………………………………………………………………19
مشکلات اصلی در جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن ……………………………………21
جوش پذیری آلیاژهای آلومینیوم ……………………………………………………………..22
آماده سازی قطعات آلومینیومی و آلیاژهای آن برای انجام جوشکاری ……..24
تمیزکاری قبل از جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن …………………………..24
آماده سازی و طراحی اتصال و لبه سازی در جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن………………………25
پیشگرمایی در جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن……………………………………..27
انتخاب فلز پرکننده برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم ………………………………29
مروری بر تحقیقات گذشته…………………………………………………………………………31
فصل سوم
روش تحقیق…………………………………………………………………………. 41
تهیهٔ مواد اولیه …………………………………………………………………………………………42
فرایند جوشکاری لایهها………………………………………………………………………………43
اماده سازی نمونهها……………………………………………………………………………………..44
آزمایش میکروسختی……………………………………………………………………………………49
بررسی خواص سایشی…………………………………………………………………………………50
بررسی خواص و ریز ساختار………………………………………………………………………..52
فصل چهارم
نتایج ……………………………………………………………………………………………………..54
نتایج تست سختی سنجی……………………………………………………………………..55
نتایج تست سایش……………………………………………………………………………….55
نتایج بررسی میکروساختار…………………………………………………………………….57
فصل پنجم
بحث ونتیجه گیری……………………………………………………………………………………………60
بحث…………………………………………………………………………………………………………..61
بحث و تفسیر نتایج تست سختی سنجی……………………………………………………61
بحث و تفسیر نتایج تست سایش…………………………………………………………….62
بحث و تفسیر تصاویر میکروسکوپ الکترونی……………………………………………64
نتیجه گیری ……………………………………………………………………………………………65
پیشنهادات……………………………………………………………………………………………66
منابع و مراجع……………………………………………………………67
چکیده
بررسی سخت کاری سطحی آلیاژ آلومینیوم 6061 بوسیله جوشکاری
آلومینیوم و آلیاژهای آن خواص تریبولوژیکی ضعیفی دارند که موجب محدودیت در استفاده از آنها شده است. تحقیقات فراوانی برای بهبود خواص تریبولوژیکی آلومینیوم و آلیاژهای آن انجام گرفته است این تحقیقات را میتوان به بهینه سازی ترکیب آلیاژ و تولید کامپوزیتهای زمینه فلزی و کاربرد روشهای مختلف مهندسی سطح تقسیم بندی کرد. سخت کاری سطحی نوعی از عملیات حرارتی است که در آن با استفاده از شرایط خاص کاری و محیطی سطح قطعه را سخت کرده درحالیکه ترکیب شیمیایی داخل قطعه تغییر نمیکند و در نهایت قطعهای حاصل میشود که سختی سطحی مطلوب در کنار چقرمه بودن دارد. در این تحقیق با ایجاد لایه آلیاژی حاصله از جوش در سطح به منظور افزایش سختی و مقاومت به سایش سطحی آلومینیوم حاوی منیزیوم و سیلیسیوم، با استفاده از انرژی حاصله از جوشکاری TIG و فیلر، جوشکاری آلیاژ انجام گرفت و سختی سنجی و مقاومت به سایش آنها تحت شرایط مختلف بررسی شد. با افزایش دمای پیشگرمی تا 150 درجه سانتیگراد هر دو خاصیت سختی و مقاومت به سایش بهبود چشمگیر پیدا کرد و پس از ان، افزایش دمای پیشگرمی مخرب بود وباعث کاهش در این دو خاصیت شد. افزایش تعداد لایههای جوش مقاومت سایشی نمونهها را افزایش داد و سختی نمونهها از خود کاهش نشان داد. علت افزایش مقاومت به سایش، مقاومتی است که در برابر کنده شدن واصطلاحا پوسته شدن لایه در اثر افزایش تعداد لایهها به وجود آمده است. همچنین با افزایش سرعت جوشکاری خواص مکانیکی از جمله سختی و مقاومت به سایش افزایش پیدا کرد. با کاهش دبی به مقدار lit/min 10 خواص مکانیکی بهبود یافت و بعد از ان، کاهش مقدار دبی، مخرب بود و سختی ومقاومت به سایش کاهش پیدا کرد.
فصل اول
کلیات تحقیق
از آنجا که آلومینیوم و آلیاژهای آن دارای قدمت نسبتاً کوتاهی به عنوان یک ماده صنعتی میباشند با این حال به علت داشتن خواص مورد نیاز صنعت مصرف و تولید آنها رو به افزایش است. تا قبل از جنگ جهانی دوم آلومینیوم بیشتر به عنوان وسایل آشپزخانه کاربرد داشت اما امروزه در صنایع دفاعی، در بدنه هواپیما و اتومبیلها کاربردهای فراوانی دارد. این موضوع به دلیل خواص آن که شامل نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت به خوردگی خوب، سهولت ساخت، هدایت گرمایی بالا و قیمت پایین آنها است.
آلومینیوم و آلیاژهای آن خواص تریبولوژیکی ضعیفی دارند که موجب محدودیت در استفاده از آنها شده است. تحقیقات فراوانی برای بهبود خواص تریبولوژیکی آلومینیوم و آلیاژهای آن انجام گرفته است این تحقیقات را میتوان بهینه سازی ترکیب آلیاژ و تولید کامپوزیتهای زمینه فلزی و کاربرد روشهای مختلف مهندسی سطح تقسیم بندی کرد. سخت کاری سطحی[1] نوعی از عملیات سطحی است که در آن با استفاده از شرایط خاص کاری و محیطی سطح قطعه را سخت کرده درحالیکه ترکیب شیمیایی داخل قطعه تغییر نمیکند و درنهایت قطعهای حاصل میشود که سختی سطحی مطلوب در کنار چقرمه بودن دارد.
تعریف جوشکاری: فرایند صنعتی است که در آن دو ماده (فلزی یا غیرفلزی) را به یکدیگر به روش ذوبی – غیر ذوبی و بافشار یا بدون فشار و با واسطه (پرکننده) یا بدون ماده واسطه جوش میدهند تا لایه اتصال ایجاد شود.
جوشکاری تحت پوشش گاز محافظ با الکترود تنگستن[2]: یک فرایند جوشکاری قوسی میباشد که قوس بین الکترود تنگستن (مصرف نشدنی) و حوضچه مذاب پدید میآید این فرایند با گاز محافظ و بدون کاربرد فشار صورت میگیرد. جوشکاری قوس تنگستن را میتوان با اضافه کردن فلز پرکننده و یا بدون آن به کار برد. نام دیگر این فرایند جوشکاری TIG میباشد.
تاکنون تحقیقات اندکی در زمینه سخت کاری سطحی فلز آلومینیوم وآلیاژهای آن صورت گرفته لذا این تحقیق (سختکاری سطحی آلیاژ آلومینیوم بوسیله جوشکاری) به نوبه خود میتواند جنبه نوآوری داشته باشد.
بررسی تأثیر پارامترهایی چون تعداد لایههای ایجاد شده توسط جوش-پیشگرم کردن نمونه سرعت جوشکاری- میزان دبی گاز در سختی سطحی (سختکاری سطحی) آلیاژ آلومینیوم به عنوان اهداف طرح قرار گرفت.
در این پایان نامه با ایجاد لایه آلیاژی حاصله از جوش در سطح به منظور افزایش سختی و مقاومت به سایش سطحی آلیاژ آلومینیوم حاوی منیزیوم و سیلیسیوم، با استفاده از انرژی حاصله از جوشکاری TIG و فیلر، جوشکاری آلیاژ انجام گرفت و سختی سنجی و مقاومت به سایش آنها تحت شرایط مختلف بررسی میشود.
– متغیرهای مورد بررسی در قالب یک مدل مفهومی عبارتند از:
پیش گرم: که توسط کوره انجام میشود و دمای آن از روی دماسنجی که بر روی آن نصب است بر حسب سانتیگراد خوانده میشود.
تعداد لایهها: از طریق شمارش تعداد لایههایی که بر روی سطح ایجاد میشود میتوان بدست آورد.
فشار گاز: از طریق فشارسنج که بر روی کپسول گاز نصب است بر حسب دبی گاز میتوان بدست آورد.
سرعت جوشکاری: از طریق تقسیم طول پاس جوش بر مدت زمان انجام جوش بر حسب میلی متر بر ثانیه یا متر بر دقیقه بدست آورد که هرچه مدت زمان جوشکاری کمتر شود سرعت جوشکاری بیشتر میشود.
Abstract
Aluminum and its alloys have poor tribological properties, which has led to restrictions on their use. Many research activities has been done to improve the tribological properties of aluminum and its which have studied the optimization of the alloy composition and production of metal matrix composites and methods of surface engineering. in the present study, surface layers have been created on the surface of al-6061 alloy to improve the weld alloy layer in order to increase the surface hardness and wear resistance of aluminum -containing magnesium and silicon, using energy derived from TIG welding and filler, were alloyed welding and hardness and resistance to abrasion are under various conditions was investigated. Effects of parameters such as the number of layers created by welding, pre-heating the sample, gas flow rate and welding speed on surface hardening as the goals was to work.
[1] Surface hardening
[2] Tungsten Inert Gas welding
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.