23400

ارزيابي نمودار حد شكل‌دهي ورق‌هاي سه لايه فولاد-منيزيم ساخته شده با روش فاز مايع گذرا

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك طراحي كاربردي

1396

1399/10/27

دكترحبيب الله اكبري

دكتر رامين هاشمي

مهندسي مكانيك

جوشكاري، يكي از مهم‌ترين روش‌هاي اتصال دائم است كه از گذشته تاكنون كاربردهاي آن و گستره‌ي استفاده از آن در صنايع گوناگون افزايش‌يافته است. جوش‌ها را با توجه به نوع آنها و فرآيندي كه اتصال در آن صورت مي گيرد، با نگرش‌هاي متفاوتي مي‌توان طبقه بندي كرد. يكي از انواع جوش‌ها، جوشكاري TLP (فاز مايع گذرا) است كه خود به نوعي تركيبي از لحيم كاري و جوشكاري نفوذي به شمار مي‌رود. روش فاز مايع گذرا (TLP) در سالهاي 1960 براي اولين بار به كار گرفته شد كه در دهه هاي اخير كابرد هاي آن توسعه يافته است. در اين روش جوشكاري، با استفاده از يك لايه واسط در ميان دو فلز پايه، مي‌توان مواد غير هم جنس و يا هم جنس را به يكديگر متصل كرد. اين روش جوشكاري به دليل محدوديت كم در ابعاد، يكنواخت بودن سطح جوشكاري شده و داشتن خواصي تا 90 درصد مشابه خواص فلزپايه، بسيار موردتوجه قرارگرفته است. از نكات مثبت ديگر اين روش، قابليت اتصال باكيفيت كامپوزيت‌هاي پايه فلزي به است. با توجه به نياز صنعت به فرايند اتصال مناسب براي ساخت ورق‌هاي چند لايه، سعي شد تا در اين پژوهش از ورق هاي پركاربرد صنعتي كه در پژوهش هاي پيشين سابقه امكان اتصال آنها نيز بررسي شده است، استفاده شود. بدين منظور، فولاد زنگ نزن 304 كه ورقي پركابرد در صنايع مختلف چون خودرو سازي است و ورق آلياژ منيزيم Az31 به عنوان سبك ترين فلز صنعتي انتخاب شدند. به دليل كاربرد بالاي نمودار خد شكلدهي (FLD ) در مطالعه شكل پذيري ورقهاي فلزي و طراحي قالب، بخشي از تمركز اين پژوهش براي به دست آوردن اين نمودار براي ورق سه لايه فولاد- منيزيم قرار گرفت. ورق سه لايه فولاد-منيزيم با استفاده از اتصال فاز مايع گذرا ساخته شد و نمونه‌ها با توجه به آزمون ناكازيما به ابعاد استاندارد در آمدند و پس از انجام آزمون ناكازيما، با اندازه گيري كرنش‌هاي سطحي، نمودار تجربي حد شكل‌دهي ورق سه لايه فولاد-منيزيم به دست آمد كه مقايسه آن با نمودار حد شكل‌دهي ورق منيزيم و فولاد نشان داد كه رفتار شكل پذيري ورق سه لايه با اندكي تسامح بينابين ورق منيزيم و فولاد قرار دارد؛ به‌عبارت‌ديگر ورق سه لايه فولاد- منيزيم با داشتن منيزيم به‌عنوان يك فلز سبك، نسبت استحكام به وزن را در مقايسه با ورق تك لايه فولادي حدود 50 درصد افزايش داد و از طرفي با استفاده از ويژگي‌هاي ورق فولادي، شكل پذيري نيز كمتر از 50 درصد نسبت به ورق تك لايه منيزيم افزايش‌يافته است. همچنين براي بررسي بيشتر كيفيت اتصال و تاثير پارامتر دما در آن، قطعه هاي نمونه اي در دو دماي 420 و 470 درجه سانتي گراد آماده شدند و با ميكروسكوپ الكتروني روبشي، سطح اتصال آنها مورد مطالعه قرار گرفت. در اين مورد نيز به دليل تشكيل فاز هاي يوتكتيكي در محل اتصال در دماي 470 درجه، اتصال كاملتري مشاهده شد كه بررسي سختي ورق ها نيز مؤيد اين نتيجه بود.

1400/02/05

Evaluation of The Forming Limit Diagram of Mg-St Multilayer Sheet Made by Transient Liquid Phase Bonding

1/17/2022 12:00:00 AM

Welding is one of the most important methods of permanent connection that its applications and the range of its use in various industries has increased since the past.Different kinds of Welding can be classified depending on the core process and with different attitudes. One of the types of welds is TLP (transient liquid phase) welding, which is a combination of soldering and penetration welding. The Transient Liquid Phase (TLP) method is an old kind of welding since around 1960 which non-homogeneous or homogeneous materials can be bonded together using an interface layer between two base metals. This welding method has received a lot of attention due to its small size limitation, uniformity of the welded surface and having properties up to 90% similar to the properties of the base metal. Another positive point is the ability to connect with quality metal-based composites with the help of this method. Due to the need of the industry for a suitable bonding process for making multilayer sheets, it was tried to use the most widely used industrial sheets in this research, which in previous studies, the possibility of connecting them has also been investigated. For this purpose, 304 stainless steel, which is a widely used sheet in various industries such as automobiles, and Az31 magnesium alloy sheet were selected as the lightest industrial metal. Due to the applications of forming limite diagram (FLD) in the study of sheet metal ductility and mold design, some part of the focus of this study was to obtain this diagram for three-layer steel-magnesium sheet. The three-layer steel-magnesium sheet was fabricated using a transient liquid phase connection, and the specimens were standardized according to the Nakazima test. It was found that its comparison with the diagram of the formation limit of magnesium and steel sheets showed that the ductility behavior of three-layer sheet with a little tolerance is between magnesium sheet and steel; In other words, three-layer steel-magnesium sheet, having magnesium as a light metal, increased the strength to weight ratio compared to single-layer steel sheet by about 50%, and on the other hand, by using the properties of steel sheet, ductility is less than 50%. Magnesium is added to the monolayer sheet. Also, to further investigate the quality of the connection and the effect of the temperature parameter on it, sample pieces were prepared at two temperatures of 420 and 470 ° C and their connection surface was studied by scanning electron microscopy. In this case, due to the formation of eutectic phases at the joint at 470 ° C, a more complete connection was observed, which was confirmed by the hardness of the sheets.

فاز مايع گذرا , نمودار حد شكلدهي , جوشكاري , خواص مكانيكي

Welding , Forming limit diagram , Transient liquid phase , Mechanical properties