مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل فرآیندی و ماکروساختاری اتصال لوله‌های مسی به لوله‌های کامپوزیت فیبر کربنی با فرآیند اتصال‌دهی الکترومغناطیسی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
اسمعیل محمدیان
حمید گرجی
محمد بخشی جویباری
سلمان نوروزی
دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
10.22034/MME.24.2.65
چکیده
امروزه نیاز صنعت به اتصال فلزات غیرهم‌جنس به خصوص در صنایع خودروسازی و هواپیماسازی افزایش پیدا کرده است. در این راستا، به­منظور انجام اتصال بین فلزات، از روش‌های جدیدی تحت عنوان اتصال حالت ‌جامد استفاده شده است که در میان این روش‌‌ها، اتصال­دهی به روش الکترومغناطیسی از سایر روش‌ها کم هزینه‌تر و با سرعت بالاتر انجام می‌شود. در این پژوهش، ابتدا امکان‌سنجی اتصال لوله مسی به لوله کامپوزیتی به روش الکترومغناطیسی و کیفیت اتصال مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس تأثیر پارامتر فرآیندی ولتاژ جوشکاری بر خواص مکانیکی استحکام توسط آزمایش حلقه مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها هم به منظور بررسی سختی سطح نمونه‌های جوشکاری شده از آزمون سختی سنجی ویکرز استفاده گردید. نتایج نشان می­دهد که اتصال نمونه‌های مس به کامپوزیت به خوبی انجام گرفته است. مشاهده شده است که با افزایش ولتاژ، بدلیل بیشتر شدن انرژی برخورد دو لوله، نیروی اتصال به میزان حدود 2 برابر افزایش پیدا کرده است. در نمونه 8 کیلوولت، به دلیل افزایش سرعت برخورد، تغییرشکل پلاستیک شدیدتری نسبت به دیگر نمونه‌ها ایجاد شده که سبب تغییر شکل موضعی بیشتر فصل مشترک جوش و در نتیجه افزایش سختی شده است. سختی فصل مشترک در این نمونه نسبت به نمونه 5 کیلوولت حدود 8 درصد بیشتر بوده است.
کلیدواژه‌ها
اتصال دهی الکترومغناطیسی
آزمایش حلقه
اتصال کامپوزیت-مس
استحکام اتصال
سختی اتصال

موضوعات

عنوان مقاله English

Process and Macrostructural Analysis of Copper Tube Bonding to Carbon Fiber Composite Tube by Electromagnetic Joining Process

نویسندگان English

Esmaeil Mohammadian
Hamid Gorji
Mohammad Bakhshi Jooybari
Salman Nourouzi
Babol Noshirvani University of Technology
چکیده English

Today, the industry's need to join dissimilar metals has increased, especially in the automotive and aircraft industries. In this regard, in order to join metals, new methods, called solid state joining, have been used, among which electromagnetic joining is performed with a lower cost and at a higher speed. In this research, firstly, the feasibility of joining copper tubes to composite tubes by electromagnetic method and the quality of the joinit have been studied. Then, the effect of the welding voltage process parameter on the mechanical properties of the strength has been investigated by the ring test. Finally, in order to examine the surface hardness of the welded samples, the Vickers hardness test was performed. The results show that the joining of the copper samples to the composite tubes has been done well. It has been observed that with the increase in voltage, due to the increase in the collision energy of the two tubes, the connection force has increased by about 2 times. In the 8 kV voltage, due to the increase in the impact speed, a more severe plastic deformation has occurred than in other samples which has caused more local deformation of the weld interface and, as a result, an increase in the hardness. The hardness of the interface in this condition was about 8% higher than that of the 5 kV voltage.

کلیدواژه‌ها English

Electromagnetic Joining
Ring Test
Composite-Copper Joint
Joint strength
Joint Hardness
[1] Sjögren B. Effects of gases and particles in welding and soldering. Occupational Medicine. 3rd ed. Chicago, IL: Mosby-Year Book. 1994:917-23.
[2] Loukzadeh Z, Torab Jahromi M. Occupational hazards in welding industry. Occupational Medicine Quarterly Journal. 2013 Nov 10;5(3):95-114.
[3] Hahn M, Weddeling C, Lueg-Althoff J, Tekkaya AE. Analytical approach for magnetic pulse welding of sheet connections. Journal of Materials Processing Technology. 2016 Apr 1; 230:131-42.
[4] Kore SD, Date PP, Kulkarni SV. Electromagnetic impact welding of aluminum to stainless steel sheets. Journal of materials processing technology. 2008 Nov 21;208(1-3):486-93.
[5] Kore SD, Date PP, Kulkarni SV. Effect of process parameters on electromagnetic impact welding of aluminum sheets. International journal of impact engineering. 2007 Aug 1;34(8):1327-41.
[6] Kore S, Imbert J, Zhou Y, Worswick M. Electromagnetic pulse welding of magnesium to aluminium sheets. In Welding and Joining of Magnesium Alloys 2010 Jan 1 (pp. 367-379).
[7] Zhang Y, Babu SS, Daehn GS. Interfacial ultrafine-grained structures on aluminum alloy 6061 joint and copper alloy 110 joint fabricated by magnetic pulse welding. Journal of Materials Science. 2010 Sep; 45:4645-51.
[8] Marya M, Marya S, Priem D. On the characteristics of electromagnetic welds between aluminium and other metals and alloys. Welding in the World. 2005 May; 49:74-84.
[9] Kore SD, Date PP, Kulkarni SV, Kumar S, Rani D, Kulkarni MR, Desai SV, Rajawat RK, Nagesh KV, Chakravarty DP. Application of electromagnetic impact technique for welding copper-to-stainless steel sheets. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011 Jun; 54:949-55.
[10] Cui J, Li Y, Liu Q, Zhang X, Xu Z, Li G. Joining of tubular carbon fiber-reinforced plastic/aluminum by magnetic pulse welding. Journal of Materials Processing Technology. 2019 Feb 1; 264:273-82.
[11] Khalil C, Marya S, Racineux G. Magnetic Pulse Hybrid Joining of Polymer Composites to Metals. Metals. 2021 Dec 11;11(12):2001.
[12] Patra S, Arora KS, Shome M, Bysakh S. Interface characteristics and performance of magnetic pulse welded copper-steel tubes. Journal of Materials Processing Technology. 2017 Jul 1; 245:278-86.
‏
[13] مهدی پورعباس، امیرعبداله زاده، مجید پورانوری، بررسی تأثیر متغیرهای جوشکاری ضربانی مغناطیسی بر خواص ساختاری و مکانیکی اتصال AA4014-AA7075، مجله مهندسی مکانیک مدرس، فروردین1397 ، دوره18 ، شماره01 ، ص ص 93-85.
[14] Pereira D, Oliveira JP, Santos TG, Miranda RM, Lourenço F, Gumpinger J, Bellarosa R. Aluminium to Carbon Fibre Reinforced Polymer tubes joints produced by magnetic pulse welding. Composite Structures. 2019 Dec 15; 230:111512.
[15] Raoelison RN, Buiron N, Rachik M, Haye D, Franz G, Habak M. Study of the elaboration of a practical weldability window in magnetic pulse welding. Journal of Materials Processing Technology. 2013 Aug 1;213(8):1348-54.
[16] م. محمدیان، م. بخشی، ح. گرجی، م. سلحشور، اتصال فلزات هم جنس و غیرهم جنس به روش الکترومغناطیسی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، 1397.
[17] Wang P, Ning X, Du J, Li C. Electromagnetic pulse welding on a magnesium–aluminum joint: Role of angle of welding. Materials and Manufacturing Processes. 2023 Mar 12;38(4):371-8.
[18] Sarukasan D, Thirumavalavan K, Prahadeeswaran M, Muruganandhan R. Fabrication and mechanical characterization of jute-coir reinforced unsaturated polyester resin hybrid composites with various fiber size using compression moulding technique. International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE). 2021; 10:233-41.
[19] You J, Zhao Y, Dong C, Su Y. Improving the microstructure and mechanical properties of Al-Cu dissimilar joints by ultrasonic dynamic-stationary shoulder friction stir welding. Journal of Materials Processing Technology. 2023 Jan 1; 311:117812.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 24، شماره 2
بهمن 1402
صفحه 65-75