پایان نامه جوشکاری اصطکاکی کامپوزیت های زمینه فلزی

تعداد صفحات: ۷۶ | قابل ویرایش

فهرست مطالب پایان نامه جوشکاری اصطکاکی

چکیده

فصل اول – کامپوزیت های زمینه فلزی

 مقدمه

تعریف کامپوزیت

تقسیم بندی مواد کامپوزیت

نقاط قوت کامپوزیتها

مهمترین موارد کاربرد کامپوزیت

مصرف سرانه مواد کامپوزیتی در کشور

کامپوزیت های زمینه فلزی

دسته بندی مواد کامپوزیتی با زمینه فلزی

۲-۱-ترکیب مواد برای دستیابی به مواد کامپوزیتی با زمینه فلزی سبک

۱-۲-۱-تقویت و استحکام بخشی

۲-۲-۱- سیستم های آلیاژ زمینه

۳-۲-۱-تولید و فراورش کامپوزیت های شبکه فلزی

فصل دوم – جوشکاری اصطکاکی

 دسته بندی روش های اتصال

جوشکاری پرتو لیزری

جوشکاری پرتو الکترونی

جوشکاری تخلیه بار دستگاه الکترونی

پروسه های حالت جامد

جوشکاری اصطکاکی ایستایی

دیگر انواع پروسه ها

باند فاز مایع گذرا ( (TLP

لحیم نرم(SD)

باند چسبنده (AB)

الیاژهای منیزیوم

الیاژهای تیتانیوم

بی نقصی اتصال، ترمیم خواص مکانیکی

جوشکاری اصطکاکی

اتصالات لب به لب

اتصالات رویهم

دیگر انواع اتصالات

قرار دادها و اصطلاحات

مقدمه

آزمایش

نتایج و بحث

مشخصات میکروساختاری

اندازه گیری های میکرو سختی

آزمایش های ابزاری ضربه شارپی

سطوح شکست

فصل سوم – نتایج

۳-۱ نتایج

منابع

چکیده جوشکاری اصطکاکی کامپوزیت زمینه فلزی

کامپوزیت مخلوطی در مقیاس ماکروسکوپیک از ۲ تا چند ماده مختلف است که این مواد خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خود را حفظ کرده و مرز مشخصی را با یکدیگر تشکیل می دهند.

این مخلوط در مجموع و با توجه به برخی معیارها خواص بهتری از هر یک از اجزای تشکیل دهنده خود دارا می باشد. هر کامپوزیت عموماً ۲ ناحیه متمایز یعنی فاز پیوسته و فاز ناپیوسته وجود دارند. روش های اتصال کامپوزیت ها به ۳ صورت پروسه ذوبی، پروسه حالت جامد و دیگر انواع است. یکی از این روش ها جوشکاری اصطکاکی چرخشی می باشد.

این روش، روشی نسبتاً جدید و مناسب برای اتصال کامپوزیت های زمینه فلزی است . در این روش ۲ قطعه نسبت به یکدیگر ثابت بوده و به یک صفحه نگهدارنده متصل اند و توسط ابزار مخصوص این روش، اتصال بین ۲ کامپوزیت صورت می گیرد.

در این روش، ناحیه اتصال بسیاری از عیوب میکروساختاری موجود در روش های معمول اتصال مانند قوس الکتریکی ندارند.

مقدمه جوشکاری اصطکاکی کامپوزیت های زمینه فلزی

کامپوزیت ها (مواد چند سازه ای یا کاهگل های عصر جدید )رده ای از مواد پیشرفته هستند که در آنها از ترکیب موادساده به منظور ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفاده شده است.اجزای تشکیل دهنده ویژگی خود را حفظ کرده در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی شوند.استفاده از این مواد در طول تاریخ نیز مرسوم بوده است.

از اولین کامپوزیت‌ها یا همان چندسازه‌های ساخت بشر می‌توان به کاه گل وآجرهای گلی که در ساخت آنها از تقویت کننده کاه استفاده می شده است اشاره کرد..هنگامی که این دو باهم مخلوط بشوند در نهایت آجرپخته بدست می آید که بسیار ماندگار تر و مقاوم تر از هر دو ماده اولیه یعنی گل و کاه است.

قایق‌هایی که سرخ‌پوست‌ها با قیر و بامبو می‌ساختند و تنورهایی که از گل، پودر شیشه و پشم بز ساخته می‌شدند و در نواحی مختلف کشورمان یافت شده است،نیز از کامپوزیت‌های نخستین هستند.

بسیاری از نیازهای صنعتی صنایعی مانند صنایع فضایی ، راکتورسازی، الکترونیکی و غیره نمی‌تواند با استفاده از مواد معمولی شناخته شده ، برآورده شود. اما قسمتی از آن نیازها، می‌تواند با استفاده از چندسازه‌ها یا کامپوزیت‌ها برآورده گردد.

مهمترین موارد کاربرد کامپوزیت

سابقه استفاده از کامپوزیت‌های پیشرفته به دهه‌ ۱۹۴۰ باز می‌گردد. در آن زمان ارتشهای آمریکا و شوروی سابق در رقابتی تنگاتنگ با یکدیگر ، موفق به ساخت کامپوزیت پایه پلیمری الیاف بور – رزین اپوکسی برای  استفاده در صنعت هوا فضا شدند. ۲۰ تا ۳۰ سال پس از آن ، کامپوزیت‌های پایه پلیمری بطور گسترده‌ای به سوی صنایع شهری از جمله ساختمان و حمل و نقل روی آوردند.

بطور مثال امروزه خودروهایی ساخته می‌شود که تماماْْ کامپوزیتی هستند. استفاده از کامپوزیت‌ها در این کاربرد به علت ویژگیهایی چون وزن کمتر، در نتیجه سوخت کمتر و عمر طولانی‌تر آنهاست.

مواد کامپوزیت تقویت شده با الیاف ،ترکیبی از مقاومت کششی ومدول بهتر نسبت به مواد فلزی را دارند وبعلت پایین بودن وزن مخصوص نسبت به وزن (مقاومت کششی ویژه) نسبت مدول به وزن (مدول ویژه)، مواد کامپوزیت به طور مشخص بهتراز موادفلزی هستند ودر بسیاری از کاربردهایی که کاهش وزن سازه از اهمیت برخوردار است میتواندد جایگزین فلزات شوند.

با توجه به پایداری بسیار زیاد کامپوزیت‌های پایه پلیمری و مقاومت بسیار خوب آنها در محیط‌های  خورنده،  این کامپوزیت‌ها، کاربردهای وسیعی در صنایع دریایی پیدا کرده‌اند که از آن جمله می‌توان به ساخت  بدنه قایقها و کشتیها و تاسیسات فراساحلی اشاره داشت. استفاده از کامپوزیت‌ها در این صنعت، حدود ۶۰% صرفه‌جویی اقتصادی داشته است که علت اصلی آن مربوط به پایداری این مواد است.

جوشکاری قوسی گاز- تنگستن و گاز- فلز

در هر دو روش از قوسی الکتریکی برای ضربه بین قطعه کار و یک الکترود که بترتیب تنگستن مصرف نشدنی و یا فلز مصرف شدنی است،استفاده می شود. فلز گداخته شده توسط گازی خنثی که در اطراف الکترود در در جریان است، محافظت می شود. در مورد روش  GTA، فلز پرکننده ممکن است در محل اتصال از قبل قرار گیرد و یا از طریق منبعی خارجی به قوس تغذیه شود.

روش GTA به صورت گسترده ای برای جوشکاری MMC های زمینه Al بر اساس الیاژهای ۶XXX (Al-Mg-Si) مورد استفاده قرار می گیرد. توان گرمایی بالا و سیم فیلرهایی با سیلیکون غنی پیشنهاد شده است. در مورد MMC های تقویت شده با ذرات Al2O3، به منظور جلوگیری از حضور انبوه ذرات در حوضچه جوشکاری، سیم هایی با میزان منیزیوم بالا پیشنهاد می شود.

هنگامیکه  MMC های پیوسته تقویت شده Al(6061)-B را با استفاده از روش GTA بدون سیم فیلر جوشکاری می کنیم، رشته های بور بیش از حد داغ شده که این امر باعث تکه تکه شدن و انحلال ان ها می شود. این مشکل با استفاده از سیم فیلر غنی از سیلیسیوم (ER4043) قابل حل است.

منابع

۱.luri Borome Friction Stir Welding Of Aluminium Based Composites Reinforced With Al2O3 Particles: Effects On Microstructure And Charpy Impact Energy

۲. Karl Ulrich kainer, Basics of metal matrix composites

۳. Terry Khaled, An Outsider Looks at friction stir welding

۴.H. Persson ,Guidelines for joining of Metal matrix composites.