26227

بهبود خواصّ مكانيكي كامپوزيت‌هاي پايۀ آلومينيمي ساخته ‌شده توسّط فرآيند اصطكاكي اغتشاشي با استفاده از روش سطح پاسخ

كارشناسي ارشد

بهينه سازي سيستم ها

1397

بهمن 1400

دكتر محمدرضا محمدعليها

دكتر علي حسين زاده كاشان

مهندسي صنايع

آلومينيم 356A يك آلياژ ريختگي است. اين آلياژ داراي استحكام و شكل‌پذيري خوب به همراه خواصّ ريختگي عالي و مقاومت به خوردگي بالا است و به‌صورت گسترده‌اي در صنايع هواپيماسازي، صنايع دفاعي و به‌ويژه صنايع خودروسازي به‌جاي اجزاء فولادي استفاده مي‌شود؛ اما مقاومت به سايش كم اين آلياژها باعث شده كه استفاده از آن‌ها محدود شود. فرآيند اصطكاكي اغتشاشي راهكاري براي بهبود خواصّ مكانيكي اين آلياژ است. فرآيند اصطكاكي اغتشاشي يك تكنيك جديد حالت ‌جامد است كه بر اساس اصول كلّي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي توسعه‌ يافته است و از آن براي اصلاح ريزساختار در موادّ فلزّي ازجمله سوپرپلاستيسيته، كامپوزيت سطحي و بهبود ريزساختار آلياژ‌هاي آلومينيم ريخته‌گري شده استفاده مي‌شود. در اين پژوهش، با استفاده از طرح باكس- بنكن بر اساس روش سطح پاسخ تأثير پارامترهاي سرعت چرخشي ابزار، سرعت پيشروي ابزار و درصد وزني كاربيد تنگستن بر چقرمگي شكست، انرژي شكست و مقاومت ضربۀ نمونه‌هاي FSP شده بررسي شد. اين فرآيند در سرعت‌هاي چرخشي 1200، 1400 و1600 دور بر دقيقه، سرعت‌هاي پيشروي 20، 40 و 60 ميلي‌متر بر دقيقه و درصدهاي وزني كاربيد تنگستن 0، 3 و 6 بر روي نمونه‌ها انجام گرفت. با استفاده از جدول آناليز واريانس، تأثير پارامترها و مدل‌هاي رياضي مورد بررسي قرار گرفت. مقايسۀ نتايج روش سطح پاسخ با نتايج تجربي نشان داد كه نتايج به ‌دست ‌آمده از درصد خطاي كمي برخوردار است. پس از انجام فرآيند بهينه‌سازي با روش سطح پاسخ سرعت پيشروي ابزار، سرعت چرخشي ابزار و درصد وزني كاربيد تنگستن به ترتيب براي اصلاح سطحي آلياژ آلومينيم 002/ 20 ميلي‌متر بر دقيقه، 371/ 1201 دور بر دقيقه و 000/0 درصد به‌ دست آمد. مقدار چقرمگي شكست، انرژي شكست و مقاومت ضربه براي نمونۀ FSP شده با پارامترهاي بهينه به ترتيب برابر 616/17مگا پاسكال جذر متر، 828/2 ژول و 543/18 ژول به دست آمد.

1400/12/21

Improvement of mechanical properties of Aluminum matrix composites fabricated via friction stir processing by using response surface methodology

2/19/2023 12:00:00 AM

The A356 Aluminum is a cast alloy. This alloy has good strength and ductility with excellent casting properties and high corrosion resistance. This alloy is widely used in the aircraft industry, defense industry and especially the automotive industry as a substitution of steel components. Poor wear resistance of the alloys is major limitation for their use. Friction Stir Processing (FSP) is a useful process to improve the mechanical properties of this alloy. Friction Stir Processing (FSP) is a new solid state technique which is developed based on the principles of friction stir welding and is used for microstructure modification in ‌metal material such as superplasticity, surface composite and to refine the microstructure of cast aluminum alloys. In this research, Box-Behnken design of response surface methodology (RSM) was used to investigate the effect of rotational speed, traverse speed and tungsten carbide weight percent on the fracture toughness, fracture energy and impact strength. The samples were processed at the rotational speeds of 1200, 1400 and 1600 rpm, traverse speeds of 20, 40 and 60 mm/min and tungsten carbide weight percentages 0, 3 and 6 . Analysis of variance was used to investigate the process parameters and mathematical models. Comparison of the results of these methods with experimental results indicated that RSM results had a lower percentage of error. After optimizing process by using RSM, the optimized values for traverse speed, rotational speed and tungsten carbide weight percent for the A356 Aluminum were 20/002mm/min, 1201/371rpm and 0/000 percent, respectively. fracture toughness value, fracture energy and impact strength for processed case in optimized case were 17/616 MPa√m , 2/828 j and 18/543j.

فرآيند اصطكاكي اغتشاشي , ، كامپوزيت سطحي , چقرمگي شكست , انرژي شكست , مقاومت ضربه , بهينه‌سازي با روش سطح پاسخ

Friction Stir Processing , Surface Composite , Fracture Toughness , Fracture Energy , Impact Strength , Optimization By Response Surface Methodology

Shabnam Hajizadeh Sharafabad

Dr. Mohammad Reza Mohammad Aliha