33016

شبيه سازي تاثير محيط خنك كننده بر روي سختي ميلگردهاي توليد شده به روش ترمكس

كارشناسي ارشد

مواد و متالورژي

1400

1403/08/15

عليرضا ايواني

ندارد

مواد و متالورژِي

هدف از اين پژوهش شبيه سازي تاثير محيط خنك كننده بر روي سختي ميلگردهاي توليد شده به روش ترمكس است. در اين پژوهش، از نرم افزار Deform 3D براي شبيه‌سازي تاثير محيط‌هاي مختلف خنك‌كننده (آب، هوا، هواي فشرده و روغن) بر سختي ميلگردها با قطر 10، 12، 14 و 16 استفاده شد. دماي آستنيته از طريق آزمايش ديلاتومتري اندازه گيري شد. ميلگردها پس از قرار گرفتن در دماي آستنيتي880 درجه‌ي سانتي گراد، تحت عمليات حرارتي خنك كردن قرار گرفتند. به منظور بررسي سختي، آزمايش سختي سنجي راكول سي و برينل از سه ناحيه‌ي سطح، ميان و مغز ميلگردها گرفته شد. اين سختي در سطح ميلگردهاي 10، 12، 14و 16 به ترتيب برابر 41، 30، 38 و 40 راكول‌سي راكول‌سي بود. استحكام نهايي از طريق انجام آزمايش كشش مشخص شد. اين مقدار براي ميلگردها به ترتيب برابر 1744، 543، 569 و 701 مگاپاسكال بود. معادلات ضريب انتقال حرارت (HTC) از طريق مطالعات تجربي بدست آمد. به منظور دستيابي به ضريب انتقال حرارت بين نمونه با آب از آزمايش جاميني استفاده شد. ضريب HTC براي محيط آب 9/0 بود. متالوگرافي روي سطح هر4 نمونه انجام شد. نتايج متالوگرافي نشان داد كه عمق لايه مارتنزيت در نمونه‌ي خنك شده در آب (1000 ميكرومتر) بيشترين مقدار را در مقايسه با ساير محيط‌هاي خنك كننده دارد. اطلاعاتي از قبيل دماي آستنيته و ضريب HTC به عنوان پارامتر ورودي به نرم افزار داده شد. بر اساس مقايسه‌ي نتايج آزمايشگاهي و شبيه سازي، بيشترين سختي بدست آمده براي محيط آب بود. در شبيه‌سازي سختي سطح نمونه‌هاي خنك‌شده در آب 44 راكول‌سي، قسمت مياني 30 راكول‌سي و مغز 20 راكول‌سي ثبت شد. سختي سطحي نمونه‌هاي خنك‌شده در هوا، هواي فشرده و روغن به ترتيب 31، 38 و 43 راكول‌سي و سختي در مغز به ترتيب 12، 14 و 24 راكول‌سي اندازه‌گيري شد. به طور كلي، اين پژوهش نشان مي‌دهد كه براي بهبود سختي ميلگردهاي ترمكس، انتخاب محيط خنك‌كننده مناسب بسيار حائز اهميت است و مي‌تواند بهينه‌سازي‌هاي قابل توجهي در خواص مكانيكي محصولات نهايي ايجاد كند.

1403/11/12

Simulation of the effect of the cooling environment on the hardness of rebars produced by Thermox method

11/5/2025 12:00:00 AM

The aim of this research is to simulate the effect of cooling environments on the hardness of rebar produced using the thermex method. In this study, Deform 3D software was utilized to simulate the effects of various cooling environments (water, air, compressed air, and oil) on the hardness of bars with diameters of 10, 12, 14, and 16 mm. The austenitizing temperature was measured using dilatometry. The rebars were subjected to heat treatment, including cooling and tempering, after being heated to an austenitizing temperature of 880 °C. To assess hardness, Rockwell C and Brinell hardness tests were conducted at three regions: surface, middle, and core of the rebars. The hardness values at the surface of the 10, 12, 14, and 16 mm rebars were found to be 41, 30, 38, and 40 HRC, respectively. Ultimate tensile strength was determined through tensile testing, yielding values of 1744, 543, 569, and 701 MPa for the rebars, respectively. To obtain the heat transfer coefficient (HTC) between the sample and water, Jominy's test was employed. The HTC for the water environment was found to be 0.9. Metallographic analysis was conducted on the surfaces of all four samples. The metallographic results indicated that the depth of the martensite layer in the water-cooled sample (1000 micrometers) was the highest compared to other cooling environments. Parameters such as the austenitizing temperature and HTC were input into the software. Based on the comparison of experimental and simulation results, the highest hardness obtained was for the water environment. In the simulation, the surface hardness of samples cooled in water was recorded as 44 HRC, the middle section as 30 HRC, and the core as 20 HRC. The surface hardness of samples cooled in air, compressed air, and oil was measured at 31, 38, and 43 HRC, respectively, with core hardness values of 12, 14, and 24 HRC. Overall, this research demonstrates that selecting an appropriate cooling environment is crucial for improving the hardness of thermex bars and can lead to significant optimizations in the mechanical properties of the final products.

ميلگرد، سختي، شبيه‌سازي، محيط خنك كننده، آزمايش جاميني

hardness, simulation, cooling environment, Jominy test

fahimeh lotfi

alireza eivani