شماره ركورد
34045
پديد آورنده
محمدامين زارعي سهاميه
عنوان
بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي قطعات 316L توليد شده از طريق فرايند ساخت افزايشي قوس و سيم و فرايند جوشكاري همزدني اصطكاكي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي(گرايش مهندسي جوشكاري)
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/7/28
استاد راهنما
آقاي دكتر سعيد شبستري
استاد مشاور
آقاي دكتر حميدرضا عابدي
دانشكده
مهندسي مواد و متالورژي
چكيده
فولاد زنگنزن آستنيتي316L به دليل استحكام و مقاومت به خوردگي بالا ، يكي از پركاربردترين آلياژها در صنايع است. در سالهاي اخير توليد آن با روش ساخت افزايشي قوس وسيم گسترش يافته، اما به علت سرعت انجماد بالا و حرارتدهي غيريكنواخت، ريزساختار ستوني و ناهمگن ايجاد ميشود كه ميتواند خواص مكانيكي را محدود كند.در اين پژوهش، بهمنظور بهبود ريزساختار و خواص مكانيكي، و همچنين بررسي اثر پارامترهاي جوشكاري همزدني اصطكاكي (FSW)، نمونههاي توليدشده به روش WAAM تحت عمليات جوشكاريFSW در محدوده سرعتهاي چرخش (rev/min1000-400) و سرعتهاي پيشروي (mm/min100و50) قرار گرفتند. ريزساختار نمونههاي اوليه كه با فرايند WAAM ساخته شدند داراي دندريتهاي ستوني بود كه در جهت انتقال حرارت رشد كردند، در طول يك لايه با حركت از مرز ذوب در امتداد جهت ساخت به دليل تغييرات در گراديان دمايي و نرخ رشد مورفولوژي فريت دلتا (δ) بهتدريج از صفحهاي و دانهاي به كرمي شكل تغيير ميكند و مود انجماد از AF به FA تغيير ميكند.
براي ارزيابي اثر فرايند جوشكاري، ريزساختار نمونهها با ميكروسكوپهاي نوري و الكتروني روبشي بررسي شد و خواص مكانيكي شامل آزمايش كشش، خمش و ميكروسختي مورد سنجش قرار گرفت. نتايج نشان داد كه اعمال FSW موجب تشكيل ساختاري ريزدانه و يكنواخت در ناحيه همزده شده و كاهش قابل ملاحظه در اندازه دانهها ايجاد ميكند. اين ريزدانگي عمدتاً ناشي از تبلور مجدد ديناميكي (DRX) در حين فرآيند FSW بود كه نقش كليدي در بهبود خواص مكانيكي ايفا كرد. آزمايش كشش نشان داد كه نمونههاي بهينه ((mm/min50=rpm, V400=ω) W6 و (mm/min100=rpm, V400=ω) W7) استحكام كششي بالاتر از ساير شرايط داشته و مقاديري در حدود MPa507 را ثبت كردند. آزمايش خمش نيز اين نتايج را تأييد كرد بهطوري كه نمونه W7 بيشترين استحكام خمشي را ارائه داد ( MPa3/1243). نتايج ميكروسختي نيز افزايش سختي در ناحيه همزده شده (بين HV9/190 تا HV5/216) را نسبت به فلز پايه (ميانگين HV25/170) تأييد كرد. بهطوركلي، يافتهها بيانگر آن است كه انتخاب مناسب پارامترهاي FSW نقش كليدي در كنترل ريزساختار و ارتقاي خواص مكانيكي فولاد زنگنزن316L توليدشده به روش WAAM دارد و ميتواند راهكار مؤثري براي رفع محدوديتهاي ساخت افزايشي محسوب شود.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/01
عنوان به انگليسي
Investigation of microstructure and mechanical properties of 316L components produced through the wire arc additive manufacturing (WAAM) and friction stir welding (FSW)
تاريخ بهره برداري
10/20/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدامين زارعي سهاميه
چكيده به لاتين
Austenitic stainless steel 316L, due to its high strength and corrosion resistance, is widely used in various industries. In recent years, its production by Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) has expanded; however, the high solidification rate and non-uniform heat input of WAAM often lead to columnar dendritic microstructures and microstructural heterogeneity, which can limit mechanical performance. In this study, WAAM-produced 316L specimens were subjected to Friction Stir Welding (FSW) at rotational speeds of 400–1000 rpm and traverse speeds of 50 and 100 mm/min to improve microstructure and mechanical properties. The as-deposited WAAM samples exhibited columnar dendrites oriented along the heat flow direction, and with increasing distance from the fusion boundary, the morphology of delta ferrite (δ) gradually transformed from planar/cellular to vermicular, accompanied by a solidification mode change from AF to FA. Microstructural analysis using optical and scanning electron microscopy, along with mechanical tests including tensile, bending, and microhardness evaluations, revealed that FSW produced a fine and uniform grain structure in the stir zone with a significant grain size reduction. This grain refinement was mainly attributed to Dynamic Recrystallization (DRX) during FSW, which played a key role in enhancing the mechanical performance. Tensile testing indicated that the optimized conditions (W6 (500 rpm, 50 mm/min) and W7 (400 rpm, 100 mm/min)) exhibited the highest ultimate tensile strength, reaching about 507 MPa. The bending test further confirmed these results, with sample W7 achieving the highest bending strength of 1243.3 MPa. Microhardness measurements also showed an increase in hardness within the stir zone (190.9–216.5 HV) compared to the base metal (average 170.25 HV).
Overall, the findings demonstrate that selecting appropriate FSW parameters is critical for controlling the microstructure and improving the mechanical properties of WAAM-fabricated 316L stainless steel, offering an effective strategy to overcome the limitations of additive manufacturing.
كليدواژه هاي فارسي
ساخت افزايشي قوس و سيم , جوشكاري همزدني اصطكاكي , ريزساختار , خواص مكانيكي , تبلور مجدد ديناميكي , فولاد زنگ نزن 316L
كليدواژه هاي لاتين
Wire Arc Additive Manufacturing , Friction Stir Welding , Microstructure , Mechanical Properties , Dynamic Recrystallization , 316L Stainless Steel
Author
Mohammad Amin Zarei Sahamie
SuperVisor
Saeed G. Shabestari