مجید سبک‌روح، محمدرضا فراهانی،
دوره ۱۹، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۷ )
چکیده
وجود تنش‌های پسماند باعث کاهش مقدار تنش طراحی مجاز در خطوط انتقال گاز می‌شود. در این مقاله ابتدا دو قطعه لوله فولادی X۷۰ با قطر ۵۶اینچ به روش دستی جوشکاری شد. سپس آزمون تجربی کرنش‌سنجی سوراخ برای ارزیابی توزیع تنش‌های پسماند در این اتصال انجام شد. در ادامه، شبیه‌سازی المان محدود فرآیند جوشکاری برای ارزیابی دقیق توزیع تنش‌های پسماند در این اتصال انجام شد که نتایج آن با مقایسه با نتایج تجربی صحه‌گذاری شد. نتایج کیفی به‌دست‌آمده به میزان مناسبی با نتایج آزمایشگاهی همخوانی دارد. نتایج شبیه‌سازی (با اختلاف ۱۵% نسبت به نتایج تجربی) حداکثر تنش پسماند را در راستای محیطی درز جوش خارجی لوله ارزیابی نمود. نتایج تجربی نشان داد که حداکثر تنش پسماند کششی در مرکز ناحیه جوش و در راستای محیطی سطح خارجی لوله به وجود آمده است. همچنین حداکثر تنش پسماند فشاری در راستاهای محیطی و محوری سطح داخلی لوله در منطقه متاثر از حرارت جوش قرار دارد. تغییرات تنش‌های پسماند محیطی در سطوح داخل و خارج لوله رفتارهای مشابه داشته و این تنش‌ها در مرکز ناحیه جوش به‌صورت کششی است. اما با فاصله‌گرفتن از مرکز ناحیه جوش رفتاری متضاد (در سطح خارج لوله به‌صورت کششی و در سطح داخل آن به صورت فشاری) مشاهده شد.
محمدعلی رضایی، همام نفاخ‌موسوی،
دوره ۱۹، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۷ )
چکیده
اینکونل ۷۱۸ که یک سوپرآلیاژ پایه نیکلی رسوب سخت‌شونده محسوب می‌شود و براساس رسوبات گاما دابل پرایم (γ″) با ترکیب شیمیایی Ni۳Nb مستحکم می‌شود، به‌صورت گسترده برای کاربردهای دمای متوسط و بالا در صنایع مختلفی به‌کار میرود. هدف از انجام این پژوهش اثر عملیات پیش‌سرد در جوشکاری سوپرآلیاژ اینکونل ۷۱۸ با استفاده از جوشکاری لیزر پالسی Nd:YAG و بررسی ریزساختار، هندسه جوش، جوش‌پذیری و مکانیزم ترک‌خوردگی در ناحیه متاثر از حرارت این سوپرآلیاژ است. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای بررسی خواص مکانیکی از آزمون سختی استفاده شد. نتایج محاسبات عددی با استفاده از رابطه رزنتال نشان داد که طول مناطق مختلف جوش شامل ناحیه خمیری، ناحیه ذوب جزیی‌شده و ناحیه متاثر از حرارت با اعمال شرایط پیش‌سرد به‌ترتیب ۴۶، ۴۶ و ۵۶% کاهش می‌یابد. نتایج محاسبات تجربی نیز نشان داد که طول ناحیه ذوب جزیی‌شده و ناحیه متاثر از حرارت و همچنین مساحت ناحیه متاثر از حرارت با اعمال شرایط پیش‌سرد به‌ترتیب ۲/۱، ۲/۵، ۲/۵برابر کاهش یافته است. با توجه به اینکه ذوبی‌شدن مرزدانه‌ها در تمامی نمونه‌ها مشاهده شد، مکانیزم محتمل برای ترک ذوبی ناحیه متاثر از حرارت، ذوب ترکیبی کاربیدهای غنی از Nb و همچنین رسوبات دلتا است که تشکیل فیلم مذاب در مرزدانه‌ها را ترغیب می‌کند و موجب ترک ذوبی در این ناحیه می‌شود. همچنین پروفیل سختی نشان داد که با اعمال شرایط پیش‌سرد، سختی فلز جوش افزایش می‌یابد.
داود رحمت‌آبادی، علی شاه‌میرزالو، محمدرضا فراهانی، رامین هاشمی،
دوره ۱۹، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۷ )
چکیده
فرآیند پیوند سردنوردی، یک فرآیند جوشکاری حالت جامد برای اتصال فلزات هم‌جنس و غیرهم‌جنس است. استفاده از مواد تولیدشده به روش پیوندنوردی برای کاربردهای مختلف و پیش‌بینی رفتار آنها در نرم‌افزارهای شبیه‌سازی نیازمند شناسایی کامل و دقیق خواص مکانیکی ماده است. همبستگی تصاویر دیجیتالی یک روش قدرتمند و غیرتماسی برای اندازه‌گیری میدان تغییرشکل ماده است. اخیراً روش همبستگی تصاویر دیجیتال توسعه یافته و به‌طور گسترده در تحقیقات مختلف استفاده می‌شود. در این تحقیق، ورق دولایه آلومینیوم آلیاژی ۱۰۵۰ با استفاده از روش پیوندنوردی با اعمال کاهش ضخامت ۵۰% در دمای محیط تولید و سپس از روش همبستگی تصویر دیجیتال دوبعدی برای به‌دست‌آوردن توزیع کامل میدان کرنش طی آزمون کشش تک‌محوره در جهت نورد استفاده شد. کرنش در دو جهت طول و عرض با روش همبستگی تصاویر دیجیتال و کرنش در راستای ضخامت، کرنش موثر و ضریب ناهمسانگردی با استفاده از روابط پلاستیسیته محاسبه شد. علاوه بر این برای اولین بار با استفاده از روش میدان مجازی، ثوابت الاستیک و پلاستیک نظیر مدول الاستیسیته، نسبت پواسون، ضریب استحکام، توان کارسختی و تنش تسلیم محاسبه شد. نتایج نشان داد که به‌دلیل کارسختی و افزایش چگالی نابه‌جایی مقدار استحکام و میکروسختی شدیداً افزایش و ازدیاد طول و توان کارسختی کاهش یافت. استحکام برای آلومیینوم دولایه به MPa۱۱۳ رسید که نسبت به آلومینیوم اولیه بیش از سه برابر بهبود یافته است. همچنین تغییرات پارامترهای الاستیک بسیار اندک بوده و مدول الاستیسیته برای آلومینیوم اولیه و دولایه، به‌ترتیب GPa۷۰ و ۶۹/۳ به‌دست آمد.
علی‌اکبر واعظی، حسن جعفری،
دوره ۱۹، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۷ )
چکیده
با توجه به نیاز صنعت برای اتصال فلزات غیرهم‌جنس و عدم جوش‌پذیری آنها به هم در روش‌های معمول، فرآیند جوشکاری اصطکاکی می‌تواند کاربرد مناسبی داشته باشد. در این تحقیق جوشکاری اصطکاکی غیرهم‌جنس فولاد زنگ‌نزن آستنیتی۳۰۴ به فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی۴۱۰ با پارامترهای ثابت سرعت دوران (۸۵۰دور بر دقیقه) و زمان فورج (۶۰ثانیه) و پارامترهای متغیر زمان اصطکاک (۴۰، ۵۰ و ۶۰ثانیه) و نیروی اصطکاک (۹۰، ۱۰۰ و ۱۲۰کیلونیوتن) و نیروی فورج (۱۳۰، ۱۵۰ و ۱۸۰کیلونیوتن) بررسی شده است. مطالعات میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی و همچنین آنالیز عنصری روی جوش‌ها انجام شد. سلامتی و بی‌عیب‌بودن جوش‌ها توسط آزمایش کشش و میکروسختی بررسی شده و سطوح شکست هم مورد بررسی قرار گرفتند. ساختار نمونه‌ها شامل مارتنزیت‌های سوزنی و خشن در فولاد زنگ‌نزن ۴۱۰ و دانه‌های کشیده در فولاد زنگ‌نزن ۳۰۴ در فصل مشترک اتصال بودند که با طراحی یک عملیات حرارتی تمپر به‌صورت موضعی، مارتنزیت‌های خشن به مارتنزیت‌های لایه‌ای تغییر پیدا کردند. نتایج نشان داد که استحکام کششی نمونه‌ها در محدوده ۵۲۰ - ۴۰۰مگاپاسکال بود و شکست ترد مشاهده شد. نتایج سختی‌سنجی نشان داد که بالاترین سختی در فولاد زنگ‌نزن ۴۱۰ در منطقه متاثر از حرارت و نزدیک به فصل مشترک ایجاد می‌شود. استحکام کششی مطلوب ۷۵۱مگاپاسکال با انتخاب پارامترهای بهینه زمان اصطکاک ۵۰ثانیه، نیروی اصطکاک ۱۲۰کیلونیوتن و نیروی فورج ۱۸۰کیلونیوتن و انجام عملیات حرارتی تمپر در موضع جوش پس از جوشکاری به دست آمد.
احسان مهرابی گوهری، میلاد محمدی، مصطفی نوذری، حسین باقرپور،
دوره ۱۹، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۸ )
چکیده
جوشکاری با پرتولیزر، یکی از فرآیندهای تولیدی مهم برای اتصال ورق‌ها در صنعت خودروسازی است. در این پژوهش برای نخستین بار فرآیند جوشکاری لیزر پالسی اتصال غیرهم‌جنس فولاد زنگ‌نزن به فولاد کم‌کربن شبیه‌سازی شده است. برای این منظور در ابتدا با استفاده از روش المان محدود و تعریف دقیقی از منبع حرارتی، تحلیل حرارتی صورت گرفت که در نتیجه آن پروفیل دمایی و ابعاد منطقه ذوب به دست آمده است. سپس تحلیل مکانیکی، انجام و نتایج تحلیل حرارتی به‌صورت تاریخچه در المان‌های مکانیکی ذخیره شد تا شرایط حرارتی مواد به دست آید. در نتیجه این تحلیل، کرنش الاستیک و پلاستیک و همچنین میزان تنش پسماند به دست آمد. نتایج حاصل نشان می‌دهند که فولاد کم‌کربن به‌دلیل ضریب هدایت حرارتی بالاتر حین سردشدن، حرارت بیشتری را از خود عبور می‌دهد و همچنین فولاد کم‌کربن به‌دلیل تنش تسلیم بالاتر در انتها تنش پسماند بیشتری را در خود ذخیره می‌کند. برای اعتبارسنجی نتایج دو ورق فولاد زنگ‌نزن ۳۰۴ در آزمایشگاه، با پارامترهای مشخص مشابه با مدل شبیه‌سازی‌شده متجانس توسط فرآیند جوشکاری لیزری جوش داده شدند. مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از مدل آزمایشگاهی با مدل شبیه‌سازی‌شده تطابق بسیار خوبی را نشان می‌دهد.
سعید یحیی‌آبادی، محمود عباسی،
دوره ۱۹، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۸ )
چکیده
آلومینیم ۶۰۶۱ در صنعت کاربرد فراوانی دارد، بنابراین جوشکاری آن با روش‌های مطمئن اهمیت بالایی دارد. در جوشکاری ذوبی این نوع آلیاژها عیوبی از جمله ترک، حفره و جدایش عناصر آلیاژی اتفاق می‌افتد که لزوم استفاده از فرآیندهای حالت جامد مثل روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی را فراهم می‌آورد. علی‌رغم مزایای فراوان روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، تلاش‌هایی به‌منظور بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات حاصله انجام شده است. در این پژوهش، به بررسی تاثیر افزایش شدت سرمایش توسط آبگرد و همچنین بررسی تاثیر ارتعاش بر ریزساختار و خواص مکانیکی جوش اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیم ۶۰۶۱ پرداخته می‌شود. همچنین تاثیر همزمان آبگرد و ارتعاش بر خواص مکانیکی اتصالات مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. نتایج نشان داد که ارتعاش با اعمال کرنش بیشتر روی قطعات و آبگرد به‌دلیل افزایش نرخ سردشدن باعث کاهش اندازه دانه در منطقه اغتشاش می‌شوند. بررسی‌ها نشان داد که در اثر افزایش شدت سرمایش در حضور آبگرد، از انحلال رسوبات Mg۲Si به‌طور موثری جلوگیری می‌شود. نتایج حاصل از آزمون کشش قطعات جوشکاریشده نشان داد که با اعمال ارتعاش و خنک‌کننده به‌دلیل ریزشدن دانه‌ها استحکام اتصالات افزایش می‌یابد و همچنین به هنگام اعمال همزمان ارتعاش و سردکننده، به‌دلیل ریزدانه‌سازی موثرتر و حضور ذرات رسوب Mg۲Si، استحکام افزایش چشمگیری پیدا می‌کند. از طرف دیگر با ریزشدن دانه‌ها، مرز دانه افزایش پیدا کرده و بدین‌صورت رشد ترک کمتر شده و این موجب افزایش درصد ازدیاد طول قطعات می‌شود.
مجید سبک روح، محمدرضا فراهانی،
دوره ۱۹، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله، تحلیل واریانس توزیع تنش پسماند (با استفاده از آزمون کرنش‌سنجی سوراخ براساس استاندارد ASTM ۸۳۷ جوش محیطی انتقال گاز در دو راستای محیطی و محوری لوله فولادی ۵۶اینچی) بررسی شد. نتایج تحلیل واریانس نشان می‌دهد در نمودار توزیع تنش‌های پسماند محیطی و محوری، بهترین منحنی توزیع تنش پسماند، تابع مرتبه ۳ (درجه آزادی ۳) است. در این مرتبه مقدار p تنش پسماند محیطی و محوری به‌ترتیب دارای ۰/۰۰۴ و ۰/۰۰۱ است. این مطلب نشان‌دهنده قابلیت اطمینان بالای تابع مرتبه ۳ است. همچنین مقدار F و ضریب تعیین این مرتبه دارای مقدار مناسبی است. علاوه بر این تابع تقریب مرتبه ۵ نسبت به تابع مرتبه ۳ به‌علت بالابودن مقدار p و قابلیت اطمینان پایین، منحنی توزیع تنش پسماند مناسبی نیست. توابع تقریب مرتبه زوج (۲ و ۴) نسبت به مرتبه فرد (۳ و ۵) دارای قابلیت اطمینان کمتر (p بالاتر) و F پایین‌تری هستند. تابع مرتبه ۲ علی‌رغم داشتن بیشترین آزادی، دارای بیشترین مقدار p (کمترین قابلیت اطمینان)، کمترین مقدار F و کمترین ضریب تعیین، نامناسب‌ترین تابع تقریب است. علی‌رغم وجود تنش پسماند با توجه به صفرشدن باقیمانده تنش پسماند تجربی نسبت به تابع تقریب، استفاده از آزمون کرنشی‌سنجی سوراخ در نقاط دور از منطقه جوش و فلز پایه ضروری نیست.
مسلم ولایی طالع، یوسف مظاهری، محسن شیخی، فرشید مالک قائینی، غلامرضا یوسفی‌فر،
دوره ۱۹، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۸ )
چکیده
در حین فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطهای مقداری فلز مذاب از فصل مشترک بین دو ورق خارج می‌شود که موجب آلودگی روی بدنه خودروها می‌شود و این موجب اختلال در فرآیند رنگ‌آمیزی و کاهش ایمنی کارگاه می‌شود. در این پژوهش با بررسی تجربی و عددی اثر جریان جوشکاری و فشار الکترود بر روی میزان پاشش مذاب در جوشکاری نقطهای ورق فولادی گالوانیزه و غیرگالوانیزه، پیش‌بینی پاشش مذاب برای هر دو ورق انجام شده است. نتایج تجربی نشان داد که با افزایش جریان جوشکاری، قطر دکمه جوش و استحکام جوش در هر دو نوع ورق به‌طور پیوسته افزایش یافت تا زمانی که پاشش رخ داد. در یک جریان جوشکاری یکسان، قطر دکمه ایجادشده برای هر دو ورق تقریباً یکسان بود، اما در ورق گالوانیزه پاشش مذاب در قطر دکمه‌های بالاتر اتفاق می‌افتاد. افزایش فشار الکترود تا قبل از پاشش موجب افزایش قطر دکمه و بعد از پاشش موجب کاهش قطر دکمه می‌شد. نتایج به‌دست‌آمده از تحقیق با یک مدل عددی اصلاح‌شده مورد ارزیابی قرار گرفت که با یکدیگر همخوانی نسبی داشتند. در این مدل افزایش قطر دکمه موجب افزایش نیروی ناشی از دکمه جوش می‌شد و پاشش مذاب را تسریع می‌کرد، در صورتی که فشار الکترود به‌عنوان عامل ممانعت‌کننده از پاشش بود. پوشش فلز روی در ورق‌های گالوانیزه، با ضریب اصطکاک و مقاومت تماسی فلز روی- فلز روی کم، موجب ایجاد انطباق خوب ورق‌ها در حین فرآیند جوشکاری می‌شود که این موضوع طبق مدل عددی سبب می‌شود تا پاشش مذاب برای ورق‌های گالوانیزه در قطر دکمه‌های بالاتر اتفاق بیفتد.
امیر ترابی، فرهاد کلاهان،
دوره ۱۹، شماره ۸ - ( ۵-۱۳۹۸ )
چکیده
جوشکاری لیزر پالسی به‌دلیل تمرکز بالای انرژی، کاربردهای فراروانی در اتصال ورق‌های نازک دارد. در این تحقیق شبیه‌سازی المان محدود جوشکاری لیزر پالسی به‌صورت سه‌بُعدی با نرم‌افزار آباکوس و به‌همراه انجام سه آزمایش تجربی با سطوح انرژی کم، متوسط و زیاد روی ورق‌های نازک فولاد زنگ‌نزن ۳۱۶ کم‌کربن انجام شده است. همچنین برای افزایش دقت شبیه‌سازی اتلاف گرما از طریق تشعشع، همرفت و هدایت حرارتی در نظر گرفته شده است. مدل‌های حرارتی مورد استفاده با توزیع شار حرارتی سطحی گوسی، توزیع شار حجمی گوسی و توزیع شار حجمی هرمی استفاده شده است. هدف دستیابی به منطبق‌ترین مدل حرارتی برای انجام شبیه‌سازی برای ورق‌های زنگ‌نزن آستنیتی نازک است. همچنین به‌منظور افزایش دقت تحلیل‌های حرارتی در تخمین ابعاد هندسه جوش، ضریب تصحیح تعریف و در روابط هر سه مدل حرارتی اعمال شده است. پس از انجام تحلیل حرارتی، ابعاد سطح مقطع هندسه جوش برای هر کدام از مدل‌های حرارتی ذکرشده استخراج و با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهند مدل حرارتی سطحی گوسی تنها برای مواردی که سطوح انرژی کم و نفوذ سطحی باشد، دقت کافی دارد. همچنین مدل حرارتی هرمی با تغییر ضریب تصحیح، در تمامی سطوح انرژی نسبت به مدل حرارتی حجمی گوسی، تطابق بیشتری با نتایج تجربی دارد. لذا می‌توان مدل حرارتی هرمی را به‌عنوان منطبق‌ترین مدل در شبیه‌سازی فرآیند جوشکاری لیزر در ورق‌های فولادی نازک انتخاب نمود.
پژمان خوشروز، محمدرضا فراهانی، مجید صفرآبادی فراهانی، سعید ظهوری،
دوره ۱۹، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۸ )
چکیده
فرآیند پخت کامپوزیت‌ها با مشکلاتی از قبیل شکل‌گیری تنش پسماند و اعوجاج همراه است. با توجه به هزینه‌هایی که صرف ساخت کامپوزیت‌ها می‌شود، شبیه‌سازی فرآیند ساخت با هدف پیشگیری از هدررفت هزینه‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. از روش‌های متداول و ساده ساخت کامپوزیت‌ها لایه‌چینی دستی است. در پژوهش حاضر، تنش صفحه‌ای حاصل از تغییر دمای چندلایه‌های کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفته و انحنای ناشی از آن تحلیل شده است. بدین منظور دو نمونه متقارن و نامتقارن با هشت لایه دچار ۱۰۰درجه تغییر دما شده و تنش‌های نرمال و برشی محاسبه شده‌اند. ابتدا به کمک نظریه کلاسیک لایه‌ای که مهم‌ترین نظریه در تحلیل تنش کامپوزیت‌هاست، خواص مکانیکی ترکیب اپوکسی و الیاف شیشه با درصد حجمی ۷۰% و میزان تغییر دما و ترتیب لایه‌ها در برنامه نوشته‌شده وارد شده‌اند. سپس مقدار هر سه مؤلفه تنش درون‌صفحه‌ای خوانده شده و مقدار عددی انحنا به دست آمد که میزان آن برای نمونه متقارن ناچیز دیده شد. به‌منظور تأیید صحت میدان تنش‌های پسماند، شبیه‌سازی المان محدود برای هر دو نمونه صورت گرفته است که نتایج با خطایی ناچیز مجدداً به دست آمدند. فرض‌هایی که در شبیه‌سازی المان محدود و نظریه کلاسیک لایه‌ای فرض شده‌اند منجر به اختلاف نتایج با واقعیت می‌شوند. با وجود این فرضیات، شبیه‌سازی حرارتی چندلایه‌های کامپوزیتی در نرم‌افزار آباکوس می‌تواند پیش‌بینی مطلوبی از واقعیت داشته باشد. نوآوری پژوهش حاضر در استفاده از این نرم‌افزار و تأیید نتایج کدنویسی است.
مهرداد صلواتی، یوسف مظاهری، محسن شیخی،
دوره ۱۹، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۸ )
چکیده
فرایند جوشکاری لیزر تپی ND: YAG با سرعت و گازهای محافظ مختلف بر روی فولاد زنگ نزن دوفازی ۲۲۰۵ اعمال شد. تأثیر پارامترهای مختلف بر تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. چهار منطقه مختلف با محتوای آستنیت ثانویه متفاوت در ریزساختار جوش مشاهده شد. با تغییر گاز محافظ از آرگون به نیتروژن، درصد آستنیت ثانویه به‌طور چشمگیری تغییر نکرد. کسر آستنیت ثانویه با افزایش سرعت جوشکاری حدود ۳۸ درصد کاهش نشان داد. عمق نفوذ جوش با تغییر گاز محافظ از آرگون به نیتروژن (حدود ۲۶ و ۱۴ درصد به ترتیب در سرعت ۳/۸ و ۸/۳ میلی‌متر بر ثانیه) و با افزایش سرعت جوشکاری (حدود ۴۳ و ۳۴ درصد به ترتیب تحت گاز محافظ آرگون و نیتروژن) کاهش یافت. تغییرات در مقادیر ریزسختی در امتداد خط جوش با مشخصه‌های ریزساختاری ارتباط داده شد. تغییر سرعت جوشکاری تأثیر چشمگیری بر تغییرات سختی نداشت. اما تغییر گاز محافظ از آرگون به نیتروژن سبب افزایش قابل توجه سختی شد.
جواد محمدی‌گنگرج، سلمان نوروزی، حامد جمشیدی‌اول،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
در فرآیند ریخته‌گری متداول حضور تخلخل در ساختار اجتناب‌ناپذیر است. روش ریخته‌گری نیمه‌جامد یکی از فرآیندهای مناسب برای تولید کامپوزیت است. انجام فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به عنوان فرآیند تکمیلی سبب اصلاح ریزساختار و توزیع مناسب ذرات تقویت‌کننده در زمینه می‌شود. لذا در این تحقیق از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی برای بهبود خواص کامپوزیت ۱۰%wtSiC/A۳۹۰ استفاده شد. فرآیند اصطکاکی اغتشاشی در سرعت دورانی و خطی به ترتیب rpm۸۰۰ و mm/min۴۰ انجام شد. از سه نسبت قطر شانه به قطر پین (D/d) برابر با ۲، ۲/۵ و ۳ استفاده شد که هرکدام از نسبت‌ها در یک تا سه پاس فرآوری شدند. از میکروسکوپ نوری و الکترونی برای بررسی ریزساختار مقطع نمونههای فرآوری شده استفاده شد. داده‌های ریزساختاری و ارتباط دادن آن به نتایج حاصل از آزمون سختی و کشش موجب دستیابی به پارامتر مطلوب شد. نتایج نشان داد که فرآیند اصطکاکی اغتشاشی موجب اصلاح ریزساختار شامل تغییر اندازه و توزیع ذرات SiC و سیلسیم اولیه به همراه تغییر اندازه دانه آلومینیم می‌شود. توزیع یکنواخت ذرات از یک طرف و کاهش اندازه دانه آلومینیم از طرف دیگر برای تعیین پارامتر مطلوب موثر است. بالاترین استحکام وچقرمگی در در نسبت D/d برابر ۲/۵ و در پاس سوم به ترتیب برابر MPa۲۶۰ وMJ/m۳۱۰/۸ به دست آمد. همچنین اندازه متوسط ذرات SiC، سیلیسیم و دانه‌های آلومینیم در پارامتر مطلوب به ترتیب برابر ۲/۹۸، ۱۴/۹۸و ۱۶/۳۰ میکرومتر به دست آمد.
حسین محمدنیا، سید‌مصطفی موسوی‌زاده، حمیدرضا عزت‌پور،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
در این پژوهش اثر سرعت و زمان دور ابزار بر استحکام جوش‌های تولیدشده توسط روش اصطکاکی اغتشاشی نقطهای زائده‌ای مورد بررسی قرار گرفت. این روش جدید ساده شامل استفاده از زائده دایره‌ای شکل طراحی شده روی یک سندان است. جوشکاری توسط ابزار استوانه بدون پین با سطح مقطع مسطح با سرعت دوران متفاوت rpm۶۳۰-۲۰۰۰ و زمان‌های دوران ۶، ۱۲ و s۱۸ روی ورق‌های آلیاژ آلومینیوم- منیزیم با ضخامت mm۱ انجام شد. سطح ظاهری نمونههای جوشکاریشده توسط این روش در مقایسه روش اصطکاکی اغتشاشی نقطهای مرسوم نسبتاً صاف و بدون حضور سوراخ کلیدی بود. نتایج حاصل از آزمون کشش- برش نشان داد که تمام شکست در نمونههای جوشکاری شده به صورت شکست محیطی اتفاق افتاده است. نتایج مکانیکی نشان دادند که بیشترین استحکام کشش- برش در نمونه جوشکاری شده در rpm۱۶۰۰ و s۱۸ (۴/۹kN) و کمترین آن در rpm۱۰۰۰ و s۱۲ (۳/۵kN)، بیشترین میزان افزایش طول نمونه در rpm۲۰۰۰ و s۱۸ (mm۵) و کمترین آن در rpm۲۰۰۰ و s۶ (mm۲/۳)، بیشترین انرژی شکست در rpm۲۰۰۰ و s۱۸ (۱۲/۳J) و کمترین آن در rpm۱۰۰۰ و s۱۲ (۳/۱J) به دست آمده است.
سیدعلی‌اصغر اکبری موسوی، غلامرضا فغانی، حمیدرضا شیوانی،
دوره ۲۰، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۸ )
چکیده
یکی از روش‌های نوظهور در اتصال‌دهی فلزات مختلف استفاده از روش جوشکاری پرتوی لیزر در صنایع مختلفی نظیر حمل‌ونقل، هوافضا، ساخت رادار و دریایی بوده که باعث کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش آلودگی محیط زیست خواهد شد. در این پژوهش به بررسی و مقایسه ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات مشابه و هم‌جنس آلومینیوم آلیاژ ۶۰۶۱ با ضخامت ۲میلی‌متر با دستگاه جوشکاری پرتوی لیزر با توان بالای ۵۰۰۰وات پرداخته شده است. موارد مورد بررسی شامل اثر پارامترهای جوش لیزر مانند توان، فرکانس و سرعت جوش بر خواص ریزساختاری و مکانیکی است. نتایج بررسی ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و روبشی نشان می‌دهد که در فرآیند به دلیل حرارت ورودی بالاتر و در نتیجه نرخ سردشدن کمتر می‌توان مشاهده کرد که ریزساختار جوش از فلز پایه تا مرکز ناحیه جوش از دندریتی ستونی تا ناحیه دندریتی موازی تغییر کرده و نهایتاً به ناحیه دندریتی هم‌محور رسیده است. آنالیز اسپکتروسکوپی اشعه ایکس انرژی متفرق (EDS) نشان داد که تغییر قابل توجهی در ترکیب شیمیایی به وجود نیامده است. بررسی خواص مکانیکی با استفاده از سختی‌سنجی و آزمون کشش نشان داد که سختی کمتری در منطقه هم‌جوشی نسبت به سایر نواحی فلز پایه وجود دارد و نمونههای کشش از ناحیه جوش شکستند. همچنین استحکام کششی نمونه جوش بهینه تقریباً برابر نیمی از استحکام کششی فلز پایه است.
مجید سبک‌روح،
دوره ۲۰، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۹ )
چکیده
عملیات حرارتی تمپرکردن روی جوش حاوی نانواکسید تیتانیوم و نانوکاربید تیتانیوم (فولاد گرید ایکس ۶۵ خطوط انتقال گاز) انجام شد. نتایج شارپی نشان می‌دهد که در نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم)، به‌ترتیب ۲۶ و ۱۵% افزایش پیدا کرده است. همچنین استحکام نهایی نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) به‌ترتیب ۶ و ۴% کاهش یافته است. نتایج نشان می‌دهد که در هر دو نمونه تمپرشده نانوآلیاژی میزان عمر خستگی افزایش یافته است. همچنین میزان عمر خستگی در نمونه تمپرشده نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به اکسید تیتانیوم افزایش بیشتری داشته است. نتایج آزمون خستگی نشان می‌دهد که در نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم، میزان عمر خستگی (بار ۱۵۰ نیوتن) به میزان ۳۰% افزایش پیدا کرده است. در این بارگذاری عمر خستگی (نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی) ۱۹% افزایش یافته است. نتایج نشان می‌دهد که در هر دو نمونه تمپرشده نانوآلیاژی میزان عمر خستگی افزایش یافته است. نتایج آزمون کرنش‌سنجی سوراخ نشان می‌دهد که در نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) تنش پسماند محیطی به‌ترتیب ۴۸ و ۴۵% کاهش پیدا کرده است.
مجید سبک‌روح،
دوره ۲۰، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۹ )
چکیده
در این مقاله، عملیات حرارتی نرماله‌کردن روی جوش حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم و ذرات ریزکاربید تیتانیوم (فولاد گرید ایکس ۶۵ خطوط انتقال گاز) انجام شد. نتایج آزمون شارپی نشان می‌دهد که در نمونه نرماله‌شده حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم و ذرات ریزکاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم)، به‌ترتیب ۳۳ و ۱۸% افزایش پیدا کرده است. همچنین استحکام نهایی نمونه نرماله‌شده حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (ذرات ریزاکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) به‌ترتیب ۹ و ۱۱% افزایش یافته است. نتایج نشان می‌دهد که در هر دو نمونه نرماله‌شده میکرو آلیاژی میزان عمر خستگی افزایش یافته است. همچنین میزان عمر خستگی در نمونه نرماله‌شده ذرات ریزکاربید تیتانیوم نسبت به اکسید تیتانیوم افزایش بیشتری داشته است. نتایج آزمون خستگی نشان می‌دهد که در نمونه نرماله‌شده حاوی ذرات ریزکاربید تیتانیوم نسبت به نمونه نرماله‌شده حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم، میزان عمر خستگی (بار ۱۵۰نیوتن) به‌میزان ۳۶% افزایش پیدا کرده است. در این بارگذاری عمر خستگی (نمونه نرماله‌شده حاوی ذرات ریزکاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی) ۲۷% افزایش یافته است. نتایج آزمون کرنش‌سنجی سوراخ نشان می‌دهد که در نمونه نرماله‌شده حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (ذرات ریزاکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) تنش پسماند محیطی به‌ترتیب ۱۲ و ۸% کاهش پیدا کرده است.
مجید سبک‌روح، محمدرضا فراهانی،
دوره ۲۰، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۹ )
چکیده
تیتانیوم از مهم‌ترین عناصر میکروآلیاژی مورد استفاده در صنعت انتقال گاز است. در این مقاله به صورت جداگانه نانوکاربید تیتانیوم و نانواکسید تیتانیوم اضافه شد. در ادامه روی نمونههای براساس دستورالعمل ویژه جوشکاری شرکت ملی گاز ایران عملیات جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود دستی انجام شد. عملیات حرارتی آنیل‌کردن روی جوش حاوی نانواکسید تیتانیوم و نانوکاربید تیتانیوم (فولاد گرید X۶۵ خطوط انتقال گاز) انجام شد. نتایج آزمون شارپی نشان می‌دهد که در نمونه آنیل شده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) انرژی جذب شده به ترتیب ۱۳ و ۹% افزایش پیدا کرده است. همچنین استحکام نهایی نمونه آنیل شده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) به ترتیب ۸ و ۳% کاهش یافته است. در هر دو نمونه آنیل شده نانوآلیاژی میزان عمر خستگی افزایش یافته است. همچنین میزان عمر خستگی در نمونه آنیل شده نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به اکسید تیتانیوم، افزایش بیشتری داشته است. عمر خستگی (نمونه آنیل شده حاوی نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی) ۱۶% افزایش یافته است. نتایج آزمون کرنش‌سنجی سوراخ نشان می‌دهد که در نمونه آنیل شده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی، تنش پسماند محیطی به ترتیب ۳۱ و ۱۹% کاهش پیدا کرده است.
مجتبی ماموریان، سیدعلی ناقدی‌فر، منا محمدی‌نیشابوری،
دوره ۲۰، شماره ۸ - ( ۵-۱۳۹۹ )
چکیده
یکی از مهم‌ترین عیوب قطعات جوشکاریشده که در اثر گرادیان‌های شدید گرمایی ایجاد می‌شود، تنش‌های پسماند است. در این تحقیق روش‌های مختلف مکانیکی و حرارتی جهت کاهش تنش‌های پسماند بررسی شده و پارامترهای مختلف موثر مورد بحث قرار گرفته است. در همین راستا، روابطی برای بازده انرژی و اگزرژی برای جوشکاری ارایه شده و سپس تاثیرات گرمایش شعله‌های موازی، روش ارتعاشی و روش چکش‌کاری بر کاهش تنش‌های پسماند جوشکاری به‌کمک این دو بازده بیان شده است. نتایج نشان می‌دهد که در روش گرمایش موازی، با افزایش توان شعله‌ها، هر دو بازده انرژی و اگزرژی کاهش یافته اما از روند کاهشی این دو بازده، به مرور کاسته می‌شود و به مقدار صفر میل می‌کند. افزایش سرعت جوشکاری نیز هر دو بازده را تا بیش از ۲ برابر افزایش می‌دهد. از طرفی آنتروپی بی‌بعدشده با افزایش گرمای ورودی شعله‌ها، کاهش می‌یابد که نشان از کاهش تنش‌های پسماند ناشی از جوشکاری است. این کاهش در سرعت‌های بالاتر، بیشتر است. همچنین نسبت دو بازده نشان می‌دهد که در این بررسی، توان حدود ۱۸۰۰ژول بر ثانیه، مقداری بهینه از نظر اقتصادی خواهد بود. مرتبه کاهش تولید آنتروپی بی‌بعدشده برای روش ارتعاشی ۰/۰۰۱، روش چکش‌کاری ۰/۱ و روش شعله موازی ۱۰ است. می‌توان انتظار داشت روش‌های گرمایشی کارآیی بیشتری نسبت به روش‌های مکانیکی در کاهش تنش‌های پسماند دارا هستند.
حمید هاشمی، سیدحجت هاشمی،
دوره ۲۰، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۹ )
چکیده
در لوله‌های فولادی جوشکاریشده انتقال گاز، ناحیه جوش به‌دلیل نواقص ذاتی ساختاری می‌تواند منطقه مستعد جهت شروع و رشد ترک و نهایتاً آسیب سازه باشد. به‌دلیل شرایط خاص منطقه جوش، بررسی انرژی شکست در درزجوش لوله‌های فولادی برای مهندسین و طراحان خط دارای اهمیت است. در این مقاله آزمایش خمش سه‌نقطه‌ای (مطابق هندسه نمونه استاندارد آزمایش ضربه سقوطی) به‌صورت شبه‌استاتیکی بر روی درزجوش مارپیچ و فلز پایه لوله فولادی نوع API ۶۵ انجام و نمودار نیرو برحسب جابه‌جایی استخراج شده است. وجود اُفت‌های ناگهانی نیرو در نمودار نیرو- جابه‌جایی نمونه درزجوش نشان‌دهنده ساختار نامتجانس جوش است. با ترسیم نمودار نیرو- جابه‌جایی، نیروی تسلیم و حداکثر، مقدار رشد ترک پایدار و انرژی شکست نمونههای فلز پایه و درزجوش شامل انرژی شروع و رشد ترک بررسی و مقایسه شد. همچنین نسبت اُفت نیرو به نیروی نهایی در میزان جابه‌جایی یکسان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان‌دهنده بالاتربودن نیروی تسلیم و پایین‌تربودن نیروی حداکثر، مقدار رشد ترک پایدار و انرژی شکست نمونه درزجوش نسبت به نمونه فلز پایه است. همچنین پایین‌تربودن نسبت اُفت نیرو به نیروی نهایی (در یک جابه‌جایی یکسان) در فلز پایه، مقاومت بالای فلز پایه در برابر گسترش ترک را نشان می‌دهد.
ساناز نظرعلیزاده، مجید واثقی، محمود سمیع‌زاده،
دوره ۲۰، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۹ )
چکیده
یکی از پرکاربردترین فولادهای به‌کاررفته در بویلرهای نیروگاهی سراسر دنیا، فولاد P۹۱ است و استفاده گسترده‌تر از این فولاد در برنامه‌ریزی آینده نیروگاه‌های ایران قرار دارد. فرآیند پیش‌گرم، کنترل دمایی بین پاس‌های جوشکاری و عملیات حرارتی پس از جوشکاری، به‌منظور به‌دست‌آوردن چقرمگی و مقاومت به خزش مطلوب، مورد نیاز است. کنترل دماهای پیش‌گرم و از آن مهم‌تر پس‌گرم برای جلوگیری از باقی‌ماندن هیدروژن و مشکل ترک بسیار ضروری است. در این مقاله تأثیر عملیات حرارتی PWHT و خشک‌کردن الکترود بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد گرید ۹۱ تحت جوشکاری قوسی با الکترود دستی چند پاسه مورد بررسی قرار گرفته است. به‌منظور بررسی خصوصیات جوش، پس از اعمال سه سیکل مختلف جوشکاری، مطالعات ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی FESEM و همچنین آزمون کشش در دمای اتاق، انجام شد. نتایج نشان داد استفاده از الکترود مرطوب و عدم استفاده از پس‌گرم بلافاصله پس از جوشکاری، استحکام نهایی و تنش تسلیم را به میزان قابل توجهی کاهش داده است. از سوی دیگر، انجام عملیات پس‌گرم سبب افزایش تعداد رسوبات در فلز جوش و HAZ شده و اندازه دانه‌های آستنیت اولیه در فلز جوش و HAZ، همگن‌‌تر می‌شود.
