مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تاثیر میکرو ساختار فولاد CK45 بر وقوع پدیده نرم شدگی آکوستیکی.

نویسندگان
1 دانشجوی ارشد
2 عضو هیأت علمی/دانشگاه تبریز
3 استادیار دانشگاه پیام نور تبریز
چکیده
امواج ارتعاشی با فرکانس بیشتر از 20کیلوهرتز که تحت عنوان ارتعاشات اولتراسونیک شناخته می شود، در بسیاری از روش های تولیدی و فرآیندهای مهندسی به کارگرفته می شود. دراین مقاله به بررسی وقوع پدیده نرم شدگی آکوستیکی درنمونه های فولادی با سه نوع میکروساختار متفاوت پرداخته شده است. برای این منظور توسط عملیات حرارتی آستمپرینگ و کوئنچ نمونه هایی با ریزساختارهای بینیتی و مارتنزیتی ایجادگردید. ابعاد نهایی این نمونه ها جهت انجام تست توسط روش المان محدود آنالیزمودال در نرم افزار انسیس طوری بدست آورده شد که فرکانس رزونانس نمونه با فرکانس رزونانس ترانسدیوسر برابر باشد. با توجه به این که دراثراعمال ارتعاشات اولتراسونیک، تنشی موسوم به تنش ارتعاشی به شبکه کریستالی وارد می شود و این تنش باعث حرکت نابجایی ها گشته و باعث کاهش استحکام تسلیم ونهایی نمونه می گردد. در این مقاله با اعمال ارتعاشات اولتراسونیک با شدت w/cm255 به مقدار 18% ، 12% و 8% از استحکام تسلیم نمونه ها با ریزساختار فریتی و پرلیتی، بینیتی و همچنین مارتنزیتی کاسته می شود. به علت جذب انرژی ارتعاشات توسط نابجایی ها، شکل دهی و فرم دهی این مواد با صرف نیروی کمتر انجام می گیرد. همچنین در این مقاله یک مدل عددی برای نرم شدگی آکوستیکی بررسی گردید و مشخص شد که همبستگی مناسبی بین روش مدل سازی عددی و نتایج آزمایش های تجربی وجود دارد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Effect of Micro structure on Acoustic Softening of CK45 Steel

نویسندگان English

Mirdavood Hoseini 1
Maghsoud Shalvandi 2
Aydin Salimiasl 3
1 Student
2 Manufacturing Department-Faculty of Mechanical Engineering - University of Tabriz
3 Mechanical engineering faculty of payame noor, tabriz
چکیده English

Vibration waves with frequencies greater than 20 kHz, known as ultrasonic vibrations, are used in many manufacturing and engineering processes. This paper studies the occurrence of acoustic softening in steel specimens with three different microstructures. For this purpose, specimens with bainite and martensitic microstructures were created by Austempering and Quench heat treatments. The final dimensions of these specimens were obtained with Modal finite element analysis using ANSYS software so that the resonance frequency of the specimen is equal to the resonance frequency of transducer. Given that ultrasonic vibration induces a tension called vibrational stress to the crystal, this stress causes movement of dislocations and reduces the yield strength of specimens. In this paper 55 w / cm2 ultrasonic vibration, 18%, 12% and 8% yield strengths of specimens are reduced with ferrite- perlite, bainite and martensitic microstructure. Due to the absorption of vibrational energy by dislocation, the metal forming of these materials takes place with less energy. Also, in this paper, a numerical model for acoustic softening was investigated and it was found that there is a good correlation between numerical modeling and experimental e results.

کلیدواژه‌ها English

Ultrasonic Vibration
tensile test
Acoustic Softening
Microstructure
1. B. Langenecker, Effects of Ultrasound on Deformation Characteristics of Metals. IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics, 13(1): pp 1-, 1966.
2. O.K. Izumi, Y. Oyama and Y. Suzuki, Effects of superimposed ultrasonic vibration on compressive deformation of metals. Transactions of the Japan institute of metals, 7(3): p. 162-16, 1966.
3. Y. Daud, M. Lucas, and Z. Huang, Modelling the effects of superimposed ultrasonic vibrations on tension and compression tests of aluminium. Journal of Materials Processing Technology, 186(1): pp 179-190, 2007.
4. T. Wen, et al, Effects of ultrasonic vibration on plastic deformation of AZ31 during the tensile process. International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, 18(1): pp 70-76, 2011.
5. M. Shalvandi, et al, Influence of ultrasonic stress relief on stainless steel 316 specimens: A comparison with thermal stress relief, Materials & Design, 46: p. 713-723, 2013.
6. F. Ahmadi, M. Farzin, and M. Mandegari, Effect of grain size on ultrasonic softening of pure aluminum. Ultrasonics, 63: pp 111-117, 2015.
7. C.Wang, et al, Acoustic softening and stress superposition in ultrasonic vibration assisted uniaxial tension of copper foil: Experiments and modeling. Materials & Design, 112: pp 246-253, 2016.
8. G.F. Vander Voort, et al, ASM handbook. Metallography and microstructures, 9, 2004.
9. A. Standard, E8-04, Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials, Annual Book of ASTM Standards, 3, 2004.
10. A.Siddiq, and T. El Sayed, Acoustic softening in metals during ultrasonic assisted deformation via CP-FEM. Materials Letters, 65(2): p. 356-359, 2011