10100

10100

بررسي اثرات نورد بر تنشهاي پسماند در ورقهاي چند لايه جوش انفجاري شده

رساله براي دريافت درجه دكترا

در رشته مهندسي مكانيك

1391

1391

دكتر محمد صديقي

چكيده امروزه استفاده از ورقهاي چندلايه در صنايع مختلف از قبيل هوافضا، هسته¬اي و غذايي مورد توجه قرار گرفته است. دليل اين امر نيز بكارگيري خواص متفاوت مواد در كنار يكديگر مي-باشد. روش جوشكاري انفجاري به عنوان يكي از روشهاي مناسب براي اتصال ورقهاي غير هم جنس مورد توجه بسياري از محققين و صنعتگران قرار گرفته است كه مي¬تواند طيف گسترده¬ي مواد در تيراژ بالا را توليد كند. همچنين جهت دسترسي به طيف گسترده¬اي از ورقهاي چند لايه با ضخامت¬هاي مختلف و بهبود صافي سطح و افزايش استحكام نمونه¬هاي جوش انفجاري شده، فرآيند نورد نمونه¬هاي جوش انفجاري شده مي¬تواند مورد توجه قرار بگيرد.در اين پژوهش به بررسي باند جوش حاصل از جوشكاري انفجاري و توزيع تنش پسماند در ورق 3 لاية Al/Cu/Al پرداخته شده است. همچنين اثر فرآيند نورد سرد و همچنين عمليات حرارتي آنيلينگ بر خواص مكانيكي و فصل مشترك ورق سه لايه آلومينيوم/مس/آلومينيوم و تغييرات تنش پسماند در نمونه¬ها مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين راستا نمونه هايي از ورق جوش انفجاري Al/Cu/Al تهيه شد و با 4 كاهش ضخامت متفاوت نورد گرديد. خواص مكانيكي هر لايه بعد از جوشكاري انفجاري و خواص مكانيكي اتصال از طريق تست¬هاي استحكام برشي و استحكام كششي مورد مطالعه قرار گرفت و پروفيل تغييرات سختي در راستاي ضخامت نمونه¬ها بدست آمد. همچنين سطوح شكست نمونه¬ها پس از تست كشش توسط ميكروسكوپ الكتروني مطالعه و بررسي گرديد. تركيبات بين فلزي تشكيل يافته در فصل مشترك اتصال پس از عمليات حرارتي نمونه هاي جوش انفجاري با استفاده از ميكروسكوپ نوري (OM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و همچنين آناليز شيميايي (EDS) مورد بررسي قرار گرفت. در مرحله بعد با بكارگيري روش سوراخكاري مرحله¬اي تغييرات تنش پسماند در نمونه-هاي جوش انفجاري و نورد شده مورد بررسي قرار گرفت. ضمن اينكه نتايج تجربي با استفاده از مدل المان محدود براي نمونه¬ها اعتبارسنجي شد. نتايج تست خواص مكانيكي نشان مي¬دهد كه با افزايش درصد كاهش ضخامت نمونه¬ها، استحكام نهايي و سختي افزايش قابل توجهي داشته است و استحكام باند جوش صفحات آلومينيوم و مس مطابق با استاندارد و بالاتر از حد استحكام لايه آلومينيومي مي¬باشد. مطالعه سطوح شكست نمونه¬ها نشان مي¬دهد بدليل اينكه تركيبات بين فلزي تشكيل شده در فصل مشترك اتصال، ماهيتي ترد و شكننده دارند تحت كشش و تغييرشكل پلاستيك، شكسته شده و جوانه¬زني و اشاعه¬ي ترك را تسريع نموده¬اند. بررسي فصل مشترك پس از عمليات حرارتي نشان مي دهد كه افزايش دماي عمليات حرارتي آنيلينگ باعث افزايش عمق نفوذ شده است و ضخامت تركيبات بين فلزي تشكيل يافته در فصل مشترك اتصال، افزايش يافته است. مطالعات صورت گرفته پس از تست ميكروسختي ويكرز توسط SEM نشان دهنده¬ي ميكروترك در فصل مشترك بالا و پايين نمونه آنيل شده در دماي 400 درجه سانتيگراد مي باشد. اين موضوع، تشكيل تركيبات بين فلزي ترد در فصل مشترك اتصال و شكل پذيري پايين اين تركيبات را نشان مي¬دهد. همچنين نتايج اندازه¬گيري تنش پسماند براي نمونه¬هاي جوش انفجاري شده مقادير قابل توجه تنش پسماند كششي را در سطح نمونه¬هاي آلومينيومي نشان مي¬دهد. با بكارگيري مدل المان محدود، نتايج عددي نيز مقادير تنش پسماند كششي در سطح نمونه¬ي آلومينيومي را نشان دادند. ضمن اينكه فرآيند نورد بر روي نمونه¬هاي جوش انفجاري شده سبب كاهش تنش پسماند كششي در سطح نمونه¬ها مي¬شود. واژه‌هاي كليدي: جوشكاري انفجاري، نورد سرد، فصل مشترك، تنش پسماند، المان محدود.