مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز چهارشنبه ۲۶ مهر ۱۳۹۶

بررسی تجربی چقرمگی شکست تنش صفحه‌ای ورق سه‌لایه آلومینیوم‌ مس‌ آلومینیوم ساخته‌شده به روش پیوند سرد نوردی

چکیده



در سال‌های اخیر کامپوزیت‌های لایه‌ای مورد توجه بسیاری از محققین و صنایع مختلف قرار گرفته است. یکی از روش‌های تولید کامپوزیت‌های لایه‌ای روش پیوند سرد نوردی می‌باشد که نسبت به سایر روش‌های تولید کامپوزیت از لحاظ اقتصادی به‌صرفه می‌باشد و قابلیت تولید کامپوزیت‌های لایه‌ای با جنس‌های مختلف را دارد. در این تحقیق برای اولین بار چقرمگی شکست تنش صفحه‌ای به صورت تجربی برای نمونه‌ی کامپوزیت لایه‌ای آلومینیوم/مس/آلومینیوم تولید شده به روش پیوند سرد نوردی با استفاده از نمونه‌های کششی فشرده و مطابق با استاندارد ASTME561 مشخص شده است. چقرمگی شکست یکی از پارامترهای مهم ماده در طراحی می‌باشد که بررسی آن به‌منظور پیش‌بینی عمر و رشد ترک مواد ترک‌دار در برابر اعمال تنش می‌باشد. علاوه بر بررسی چقرمگی شکست، خواص مکانیکی با استفاده از آزمون کشش‌تک‌محوره، میکروسختی و سطح مقطع شکست با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون‌های انجام شده حاکی از افزایش استحکام، میکروسختی و چقرمگی شکست برای نمونه‌ی کامپوزیتی آلومینیوم/مس/آلومینیوم نسبت به نمونه‌های اولیه آلومینیوم5052 و مس خالص می‌باشد که عامل اصلی این افزایش اعمال کرنش زیاد و کار سرد می‌باشد. چقرمگی شکست برای نمونه‌ی تولید شده به 38.7MPa.m1/2 می‌رسد که نسبت به نمونه‌های اولیه آلومینیوم و مس به ترتیب 81% و 165% افزایش می‌یابد. عکس‌های میکروسکوپ الکترون روبشی نشان می‌دهد که مکانیزم شکست نرم برای کامپوزیت لایه‌ای آلومینیوم/مس/آلومینیوم همانند نمونه‌های اولیه حاکم است، البته با این تفاوت که میکروحفرات برای نمونه‌ی کامپوزیتی نسبت به نمونه‌های اولیه کم عمق‌تر و کوچکتر شده‌اند.


مشخصات

مشخصات

توسط: داود رحمت آبادی؛ بیژن محمدی؛ رامین هاشمی؛ تقی شجاعی مجله: مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس سال انتشار: 1396 شمسی تعداد صفحات: 9 درج در دیتاسرا: ۱۳۹۶/۳/۲۹ منبع: دیتاسرا

خرید محصول

خرید محصول

عنوان: بررسی تجربی چقرمگی شکست تنش صفحه‌ای ورق سه‌لایه آلومینیوم‌ مس‌ آلومینیوم ساخته‌شده به روش پیوند سرد نوردی حجم: 1.30 مگابایت فرمت فایل: pdf قیمت: 1200 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد.

گروه نرم افزاری دیتاسرا www.datasara.com

نمای مطلب

بررسی تجربی چقرمگی شکست تنش صفحهای ورق سهلایه آلومینیوم مس آلومینیوم ساختهشده به روش پیوند سرد نوردی



مقدمه



در سالهای اخیر  کامپوزیتهای زمینه فلزی و لایهای به واسطه خواصی مانند استحکام بالا و وزن پایین نسبت به دیگر مواد فلزی مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفتهاند این مواد دارای کاربردهای گوناگونی در صنایع مختلف میباشند آلومینیوم با قیمت کم و چگالی پایین در مقایسه با سایر آلیاژهای سبک مانند منیزیم و تیتانیم بیشترین کاربرد و مصرف را در بین کامپوزیتهای زمینه فلزی دارد و به واسطهی خواص آلومینیوم  میتوان تلفیق مناسبی از استحکام  انعطافپذیری و مقاومت به خوردگی را در کامپوزیتهای زمینه فلزی بدست آورد همچنین آلیاژهای لایهای و کامپوزیتی آلومینیوم بیشتر در صنایع اتومبیلسازی برای کاربردهای انتقال حرارت به دلیل داشتن چندین ویژگی جالب و به صورت همزمان مانند چگالی کم  خواص مکانیکی مطلوب  هدایت حرارتی خوب و مقاومت به خوردگی نسبتآآ خوب مورد استفاده قرار میگیرد هدایت الکتریکی بالا و مقاومت الکتریکی پایین مس سبب شده تا یکی دیگر از فلزات پرکاربرد در کامپوزیتهای زمینه فلزی و چندلایه بهشمار آید  کامپوزیت آلومینیوم مسس به سبب خواص مطلوب دو فلز مس و آلومینیوم میتواند کاربردهای فراوانی در صنایع از جمله هوافضا  خودرو  برق و الکتریک و متالورژی داشته باشد  و   همچنین از کامپوزیتهای آ لومینیوم مسس به جای قطعات خاص مسی در سیستم های انتقال قدرت در زمانی که وزن و هزینه مد نظر باشد بکار گرفته میشود  بنابراین  جوش دو فلز غیر مشابه مس و آلومینیوم میتواند موجب طراحی بهینهای برای سیستم های انتقال قدرت شود     از بین تکنولوژیهای موجود  روش پیوند سرد نوردی یک روش جدید برای تولید مواد و کامپوزیتهای چندلایه میباشد  این روش که در دسته روشهای تغییر شکل شدید قرار میگیرد در سالهای اخیر بهدلیل ویژگیهای کاربردی منحصر به فرد در مقایسه با سایر روشهای تغییر شکل شدید پلاستیک رشد و توسعه سریعی داشته است      از جمله این ویژگیها میتوان به ساده بودن  عدم محدودیت در ابعاد نمونه و پیوسته بودن فرآیند  عدم نیاز به قالب و تجهیزات با توان بالا  و همچنین قابلیت خودکار کردن آن  اشاره کرد  فرآیند پیوند سرد نوردی توسط محققین باا اصطلاحهای مختلفی مثل جوش فشاری سرد به وسیله پیوند به وسیله نورد سردپوشش به وسیله نوردو  و  پیوند سرد نوردی      معرفی شده است  پیوند سرد نوردی  نوعی جوشکاری حالت جامد میباشد  که پیوند آن بر اش تغییرشکل پلاستیک در سطح مشترک فلزات پیوند ایجاد میشود         در این روش پیوند زمانی ایجاد میشود که انبساط سطحی در سطوح ورقها ایجاد شود  به عبارت دیگر فشار باید به اندازه کافی زیاد باشد به طوری که باعث خارج شدن فلز اصلی از شکافهای ایجاد شده روی سطح شود که این موضوع باعث ایجاد تماس بین دو لایه و ایجاد پیوند میشود       این فرآیند راا میتوان بر طیف گستردهای از فلزات اعمال کرد  که این مواد میتوانند از یک جنس و یا جنسهای مختلف باشند  علاوه بر این  فلزاتی را که به وسیله جوش سنتی نمیتوان به هم جوش زد  میتوان با این روش بهم اتصال داد       در اوایل سالهای ابداع این روش  آنرا به عنوان یک روش امیدبخش برای تولید انبوه ورق و فویل قلمداد میکردند       در سالهای اخیر از فرآیند پیوند سرد پیوندی بهطور گسترده برای تولید ورقها و فویلهای لایهای بزرگ استفاده شده است  مطالعات بسیاری بر روی پارامترهای حاکم بر ایجاد پیوند مناسب در پیوند نوردی  به منظور درک ماهیت پیچیده مکانیزمم اتصال در این فرآیند انجام شده است  و شرایط روند اتصال بهخوبی تعریف شده است  گزارش شده است که پیوند سرد نوردی فلزات متاثر از پارامترهای مختلفی مثل کاهش ضخامت در طول نورد        درجه حرارت اتصال  و    زمان آنیل قبل و بعد از فرآیند  سرعت ضخامت اولیه   جهت نورد      و حضور ذرات بین ورق  و   میباشد  همچنین نورد سرد پیوندی به منظور تولید مواد مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است  از قبیل آلومینیوم       فولاد  مس       کامپوزیت آلومینیوم مس       کامپوزیت آلومینیوم تیتانیوم       کامپوزیت آلومینیوم  منیزیم       یکی از پارامترهای مهم مواد در زمینهه شکست و طراحی سازه  چقرمگی شکست میباشد که عبارتاست از میزان انرژی مورد نیاز برای توسعه ترک در یک ماده  بررسی و محاسبه چقرمگی شکست به منظور پیش بینی عمر و رشد ترک درر قطعات دارای ترک میباشد  استحکام شکست در حالت تنش صفحهای علاوه بر اینکه تابع ضخامت است تابع درجه حرارت و نرخ بارگذاری نیز میباشد همچنین مقادیر آن میتواند با تغییر طول اولیه ترک نیز تغییر نماید  منحنی روشی برای تعیین مقاومت شکست مواد در طی رشد آرام و پایدار ترک ابببت  این روش چگسنگی افزایش استحکام به شکست را با افوایش بار وارده به نمونه ترک دار طی رشد آرام ترک درحالت تنش صفحهای ترسیم میکند  در واقع منحنی آر بیانگر تغییرات مقاومت به رشد ترک بر حسب طول ترک است  در سالهای اخیر  روشهای تغییر شکل شدید پلاستیک مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است و هر کدام از این روشها  برای کاربردی شدن  نیازمند بررسی خواص مکانیکی و متالوژیکی بیشتری میباشد  به همین منظور  بررسی خواص شکست مانند چقرمگی شکست و مقاومت رشد ترک میتواند یکی از پارامترهای موثر باشد  در چند سال اخیر  بررسی چقرمگی شکست برای اکثر روشهای تغییر شکل شدید پلاستیک بیانگر اهمیت بررسی این پارامتر برای روشهای مذکور میباشد  البته این بررسیها به صورت محدود و تنها برای حالتهای خاصی صورت گرفته است  محمدی و همکاران به بررسی چقرمگی شکست نمونههای مسی ریزدانه شده به وسیله فرآیند ناکردن و صاف کردن متوالیپرداختند  وارتر و پیپن به بررسی و محاسبه چقرمگی شکست نمونهی ریزدانه نیکلی تولید شده به روش تغییرشکل پیچشی تحت فشار زیاد پرداختند       سابیرو  همکاران به بررسی چقرمگی شکست تیتانیوم تولید شده به روش تغییر شکل در کانالهای مشابه پرداختند    دربان و همکاران به بررسی چقرمگی شکست در نمونهی آلومینیوم  تولید شده به روش تغییر شکل در کانالهای مشابه زاویهدار پرداختند      رحمتآبادی و همکاران به بررسی چقرمگی شکست ورق آلومینیومی تولید شده به روش پیوند سرد نوردی پرداختند  و    با بررسی تحقیقات پیشین  نتاچ قابلل تاملی حاصل شد  بهطوری که مقدار چقرمگی شکست برای نمونههای تولیدشده به روش نورد سرد پیوندی و فرآیند ناکردن و صاف کردن متوالی نسبت به نمونههای اولیه افزایش یافت  اما مقدار چقرمگیی شکست برای نمونههای تولیدشده به روش تغییر شکل پیچشی تحت فشار زیاد نسبت به نمونههای اولیه کاهش یافت  و برای نمونههای تیتانیوم و آلومینیوم تولید شده به روش تغییر شکل در کانالهای زاویهدار مشابه  به ترتیب کاهش و افزایش چقرمگی شکست حاصل شده است  در این تحقیق برای اولین بار چقرمگی شکست برای ورقهای سهلایه آلومینیوم مس آلومینیوم تولید شده بهروش پیوند سرد نوردی بهصورت تجربی و با استفاده از منحنی آر و نمونههای استاندارد مورد بررسی قرار گرفته است  در همهی تحقیقات پیشین  چقرمگی شکست برای نمونههای تولید شده تحت فرآیندهای مختلف تغییر شکل شدید پلاستیک از یک جنس بوده و در این تحقیق برای اولین بار چقرمگی شکست تنش صفحهای برای نمونهی کامپوزیتی بررسی شده است  علاوه بر بررسی چقرمگی شکست  خواص مکانیکی  سطح مقطع شکست و ریزساختار نمونهی کامپوزیتی تولید شده به روش پیوند سرد نوردی با استفاده از آزمونهای کشش تکمحوره  میکروسختی ویکرز  عکسبرداری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی  و میکروسکوپ نوریمورد بررسی قرار گرفت     روش تحقیق خواص مکانیکی مواد مورد استفاده در این پژوهش  آلومینیوم صوهو با ضخامت   میلیمتر و مس خالص تجاری با ضخامت   میلیمتر  با استفاده از آزمونهای کشش تکمحوره  میکروسختی محاسبه شده و در جدول   ارائه شده است  و    فرآیند بیوند سرد نوردی به منظور بررسی خواص مکانیکی  ریز ساختاری وو چقرمگی شکست تنش صفحهای  ورق سه لایه آلو مینیوم مس آلومینیوم تولید شده به روش پیوند سرد نوردی  نمونه های اولیه  آلومینیوم آلیاژی مس خالص تجاری  در ابعاد میلیمتر طول میلیمتر عرض بریده شد  شماتیک فرآیند پیوند سرد نوردی در شکل   نشان داده شده است  بر این اساس ابتدا دو قطعه از ورق اولیه آلومینیومی و یک ورق مسی با استفاده از آب و صابون شسته شده و سپس در حمامم استون چربی زدایی میشود و پش از عملیات چربیزدایی  توسط برس فولادی سطوحی که در تماس با یکدیگر هستند  خراشیده و زبر میشوند و سپس سه ورق به صورتی که لایههای خارجی را آلومینیوم آلیاژی  لایه دورنی را مس خالص تجاری تشکیل دهد روی هم قرار داده شد  البته به منظور جلوگیری از لغزش آنها بر روی هم  نمونهها را از چهار طرف سوراخ کرده و توسط سیم مسی بهم محکم بسته میشوند و سپس پیوند نوردی با کاهش ضخامت برقرار شد  توجه شود که به منظور جلوگیری از اکسیدشدن لایههای سطحی  زمان بین آمادهسازی سطوح و عملیات نورد نباید بیشتر از  ثانیه باشد  در مرحله بعد ورقهای روی هم گذاشته شده به وسیله نوردی با قطر غلطکهای میلیمتر و در دمای اتاق نورد شده و پیوند مورد نظر بین لایههای در تماس  مس و آلومینیوم  ایجاد میشود بررسی خواص مکانیکی و شکست در این تحقیق پس از ساخت ورق سهلایه آلومینیوم مس آلومینیوم و علاوه بر آزمون شکست و بررسی چقرمگی شکست  خواص مکانیکی به وسیله آزمون کشش تکمحوره و میکروسختی  بررسی ریزساختار بهوسیله میکروسکوپ



نوری و بررسی سطح مقطع شکست بهوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفت که آمادهسازی نمونهها برای هر آزمون به اختصار توضیح داده میشود  برای مواد اولیه و ورق سهلایه تولید شده پس از پیوند سرد نوردی  سه نمونه برای آزمون کشش در جهت نورد بهوسیله ماشین وایرکات مطابق شکل   و استاندارد مربوطهآماده شد  آزمون کشش تکمحوره در دمای اتاق و با نرخ کرنش   با استفاده از دستگاه سنتام انجام شد  مقدار ازدیاد طول نمونهها از طریق اندازهگیری طول گیج  قبل و بعد از آزمون کشش تعیین شد  آزمون میکروسختی ویکرز نمونهها با استفاده از دستگاه جنیوس تحت بار گرم و زمان اعمال بار ثانیه در راستای عمود بر جهت نورد  در صفحه ضخامت و طول  اندازهگیری شد  قبل از انجام آزمون میکروسختی و میکروسکوپ نوری  جهت تسهیل درر جابهجایی نمونهها از مانت سرد استفاده شد  پس از مانت نمونهها  سطح نمونهها به کمک دستگاه پولیش گردان و با استفاده از سنبادههای برای میکروسختی و سنبادههای برای بررسی ریزساختار  عکسبرداری با استفاده از میکروسکوپ نوری  پرداخت شد  میکروسختی برای هر نمونه بهصورت تصادفی در بیش از نقطه مختلف اندازهگیری شد و پس از حذف بزرگترین و کوچکترین مقادیر  با میانگین گرفتن از بقیه مقادیر تعیین شد  سطح نمونههای شکست  پس از انجام آزمون کشش تک محوره  به منظور بررسی چگونگی برقراری اتصال نوردی بین لایهها و تعیین



مکانیزم شکست در سیکلهای مختلف با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی  مدل وگاتسکان مورد بررسی قرار گرفت آزمون چقرمگی شکست تنش صفحهای به منظور بررسی چقرمگی شکست برای نمونههای اولیه  آلومینیوم مس خالص تجاری  و ورق سهلایهی آلومینیوم مس آلومینیوم تولید شده با استفاده از فرآیند نورد سرد پیوندی  از هر ورق  سه نمونه مشابه به منظور تکرار پذیری  برایی انجام آزمایش در نظر گرفته شد که مطابق با استاندارد نمونههای کششی فشردهبا استفاده از ماشین وایرکات آماده شد  در ابتدا نمونهها بر اساس نقشه موجود در شکل   و مطابق با شکل   و در ابعاد و  در راستای عمود بر جهت نورد بریده شدند  سپس در این نمونهها یک شیار نازک با عرض طول حدود  میلیمتر به وسیله ماشین وایرکات ایجاد شد  همچنین این شیار به یک ناچ وی شکل با زاویهدرجه ختم میشود و پس از آن به اندازه   میلی متر و عرض میلیمتر گسترش یافت  این شیار با استفاده از ماشین وایرکات با قطر سیم میلیمتر ایجاد شد  این تکنیک ایجاد و گسترش ترک اولین بار توسط موراد     پس از آن توسط محمدی  و   استفاده شد  نسبت   یکسان برای همهی نمونهها ایجاد شد  قید و بند و پینهایی که در آزمایش از آنها استفاده شده و نمونه به کمک آنها نگه داشته شدند  باید صلب بوده و بهگونهای باشند که در حین بارگذاری  تغییر شکل آنها خطایی در آزمایش ایجاد نکند  همچنین نباید در حین آزمایش  امکان پیچیدن نمونه و خارج شدن از راستای بارگذاری را داشته باشند  قید و بند برر طبق استاندارد برای نمونههای کششی فشرده  انتخاب طراحی و ساخته شدند  شکلهای و و   شماتیک نحوه قرار گرفتن نمونههای کششی فشرده و قید و بند ساخته شده را نشان میدهد  توجه شود که نمونههای آماده شده برای بدست آوردن چقرمگی شکست در مود اول میباشد  همهی نمونهها تحت کنترل جابهجاسی  تحت بارگذاری با استفاده از دستگاه سنتام در دمای محیط انجام شد  شکل مجموعهه آزمایش چقرمگی شکست را نشان میدهد  در ساختار کریستالی مکعبی وجوه مرکز پر  ایجاد حفرها و شکست نرم میباشد  از مشخصات شکست نرم تحت تاثیر تنش کششی  ظاهر گشتن گلویی  و ایجادد حفره های بسیار ریز در درون قسمت گلویی و اتصال آنها به یکدیگر تا رسیدن به حد یک ترک ریز و ربثبد آرام ترک تا حد پارگی یا شکست نهایی است       در شکل     سطح مقطع شکست نمونهی کامپوزیتی و سهلایهی آلومینیوم مس آلومینیوم پس از آزمون کشش تکمحوره مشاهده میشود  همچنین در این شکل  تصاویر برای هر دو لایه آلومینیوم و مسی  به صورت مجزا و با بزرگنمایی بیشترر نمایش داده شده  در شکل      لایههای آلومینیوم و مس بعد از نورد سرد پیوندی   واضح است که نسبت به شکلهای نمونههای اولیه و قبل از فرآیند نورد سرد پیوندی   دارای حفرات کمتر میباشد و همچنین عمق حفرات نیز



کاهش یافته است که دلیل اصلی این قضیه  اعمال کار سرد  کرنش زیاد و نهایتا افزایش چگالی نابهجایی میباشد  با توجه به نمودار تنش کرنش که بعانگر کاهش بثبکلپذیری و افزایش استحکام میبابثبد  میتوانا گفت که سطح مقطع شکست نیز تاییدکننده این نتاچ بوده و بیانگر این است که با اعمال کار سرد  استحکام افزایش یافته و از شکلپذیری آن نسبت به نمونهی اولیه کاسته شده است  همچنین باا توجه به شکل     پیوند مناسب بین لایههای آلومینیوم و مس برقرار شده است و انفصال و جدایش در سطح تماس لایهها مشاهده نمیشود  همچنین نتاچ حاصل از آزمون کشش تکمحوره که بیانگر استحکام بالای کامپوزیت آلومینیوم مس آلومینیوم تولید شده با روش پیوند سرد نوردی میباشد  ثابت کننده این موض میباشد که پیوند مناسب بین لایههای آلومینیوم و مس برقرار شده است و انفصالی در بین لایهها مشاهده نمیشود  با توجه به تصاویر سطح مقطع شکست از نمونههای اولیه و کامپوزیت تولید شده به روش پیوند سرد نوردی به طور خلاصه میتوان گفت که عکسهای میکروسکوپ الکترون روبشی در شکلهای و     نشان میدهد که مکانیزم شکست نرم برای کامپوزیت لایهای آلو مینیوم مس آلومینیوم همانند نمونههای اولیه حاکم است  البته با این تفاوت که میکروحفرات برای نمونهی کامپوزیتی نسبت به نمونههای اولیه کمعمقتر و کوچکتر شدهاند  که دلیل آن کار سرد و اعمال کاهش ضخامت بالا میباشد  در شکل تصویر میکروسکوپ نوری ارائه شده است  در این شکل ریزساختار وو ترتیب اتصال ورقهای آلومینیوم و مس در کامپوزیت لایهی آلومینیوم  مس آلومینیوم تولید شده با روش نورد سرد پیوندی مشاهده میشود  با توجه به شکل    نیز پیوند مناسب بین لایهها ایجاد شده و انفصال و جدایش در بین لایهها مشاهده نمیشود خواص مکانیکی شکل    نمودار تنش کرنش مهندسی برای کامپوزیت فرآوری شده



با استفاده از روش پیوند سرد نوردی و نمونههای اولیه  آلومینیوم آلیاژی  خالص  را نشان میدهد  همانطور که مشاهده میشود  کامپوزیت تولیدشده  استحکام کششی بیشتری نسبت به ورقهای اولیه دارد و استحکام کششی آن به مقدار مگاپاسکال میرسد که مطابق با جدول  نسبت به ورقهای مس و آلومینیوم اولیه به ترتیب   افزایش یافته است  البته مقدار ازدیاد طول برای نمونهی کامپوزیتی تولید شده نسبت به ورقهای اولیه کاهش یافته است و با توجه به اعمال کرنش زیاد   کاهش ضخامت انجام کار سرد   نورد در دمای اتاق   افزایش استحکام کشش و کاهش ازدیاد طول  کاملا منطقی و قابل پیشبینی میباشد  البته بهدلیل شکلپذیری زیاد مس اولیه  مقدار ازدیاد طول نمونهی تولید شده نسبت به تحقیقات پیشین مطلوب میباشد  همچنین تحقیقات پژوهشگران دیگر نیز روند تغییرات در خواص مکانیکی بدست آمده را تایید میکند       علاوه بر آزمون کشش تکمحوره  مطابق با شکل    مقدار میکروسختی ویکرز برای نمونههای اولیه و لایههای آلومینیوم و مس کامپوزیت تولید شده به روش پیوند سرد نوردی و به صورت مجزا محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد  افزایش میزان میکروسختی بهدلیل اعمال کارسرد و افزایش کرنش سختی برای هر دولایهی آلومینیوم و مس در کامپوزیت تولید شده قابل پیشبینی میباشد ولی بهدلیل بدست آوردن مقدار میکروسختی  درصد افزایش و مقایسه دو لایه میکروسختی ویکرز انجام شده است  نتاچ حاصل از آزمون میکروسختی نیز این امر را تایید میکند و نشان میدهد که مقدار سختی برای هر دو لایه آلومینیوم و مس در کامپوزیت تولید شده  نسبت به نمونههای اولیه خودشان به شدت افزایش مییابد و به ترتیب برای آلومینیوم و مس  از مقادیر   میرسد  از علل افزایش میکروسختی میتوان به کارسرد  اعمال کرنش زیاد و افزایش چگالی نابهجایی اشاره کرد که در کارهای مشابه قبلی نیز ذکر شدهاند و از عوامل موثر در افزایش سختی بودهاند          با توجه به شکل اا  که نتایج حاصل از آزمون میکروسختی نشان میدهد که علاوه بر اینکه سختی برای هر دولایه آلومینیوم و مس بعد از نورد و در کامپوزیت تولید شده نسبت به قبل از نورد افزایش یافته است  مشاهدهه میشود که مقدار میکروسختی لایهی مسی در کامپوزیت تولید شده نسبت به لایهی آلومینیومی افزایش بیشتری داشته است  بهطوری که نرخ افزایش میکروسختی برای مس برای آلومینیوم میباشد  دلیل این اختلاف در افزایش میکروسختی برای نمونههای آلومینیوم و مس را میتوان اختلاف در انرژی نقش در چینش دو ورق اولیه دانست       چقرمگی شکست تنش صفحهای پس از انجام آزمایش چقرمگی شکست تنش صفحهای  باید طول ترک به صورت پیوسته و در نیروهای مختلف اندازهگیری شود  طبق استاندارد



 ا دو روش برای اندازهگیری طول ترک در حین انجام آزمایش وجود دارد:   روش بصریروش اختلاف پتانسیل الکتریکی که در این پژوهش  اندازهگیری رشد ترک به صورت بصری و با استفاده از میکروسکوپ مدل سلسترون٢ انجام شده است  در این پژوهش مطابق با استاندارد به منظور محاسبه چقرمگی شکست تنش صفحهای نمونهها از منحنی آر استفاده شد  در روش منحنی آر  در یک طول ترک  تغییرات مقاومت به رشد ترک بر حسب تغییر طول ترک ترسیم میشود و مقاومت به رشد ترک با افزایش نیرو و طول ترک افزایش مییابد  همچنین تغییرات فاکتور شدت تنش اعمال شدهبر حسب تغییرات طول ترک در سه سطح مختلف از نیروهای ثابت نیز به وسیله خطچین ترسیم میشود  در تحقیق حاضر نیز از این روش برای محاسبه چقرمگی شکست استفاده شده است که در ادامه توضیح داده میشود  همانطور که اشاره شد  چقرمگی شکست از محل تماس دو نمودار مقاومت به رشد ترک و فاکتور شدت تنش اعمال شده محاسبه میشود  مقدار مقاومت به رشد ترک با استفاده از فرمول زیر محاسبه میشود  همچنین مقدار فاکتور شدت تنش اعمال شده در چند نیروی ثابت در سطوح مختلف و برحسب تغییرات طول ترک ترسیم میشود  محل تماس بین منحنیهای فاکتور مقاومت به رشد ترک و شدت تنش اعمال شده  چقرمگی شکست یا فاکتور شدت تنش بحرانی برای نمونهی مورد نظر میباشد رابطه بالا برای صادق میباشد  در شکل و  نمونهی تغییر شکل یافتهی کامپوزیتی و سهلایهی آلو مینیوم مس آلومینیوم  پس از آزمون چقرمگی شکست تنش صفحهای ارائه شده است  همچنین در این شکل مشخص است که رشد ترک در یک مسیر مستقیم و در راستای همان ترک اولیه میباشد  شکل     نمودار نیروجابهجایی را برای نمونههای اولیه و سه لایه کامپوزیتی آلو مینیوم مس آلومینیوم  تولید شده به روش پیوند سرد نوردی نشان میدهد  جابهجایی نمودار  جابهجایی دهانه ترک در نظر گرفته شده است  با توجه به شکل واضح است که نیروی گسترش ترک با افزایش رشد ترک و تا نقطه بیشترین مقدار نیرو  برای هر سه نمونه افزایش مییابد و این افزایش بهصورت خطی میباشد همچنین نیروی گسترش ترک برای نمونه سه لایه کامپوزیتی به مراتب بیبشر از نمونههای اولیه شده است  مقدار نیروی بیشینه با استفاده از شکل    بهدست میآید و مقادیر آن در جدول ص ارائه شده است  نیروی رشدد ترک بیشینه برای نمونهی سهلایه در مقایسه با نمونههای اولیه بیش از دو برابر میباشد  چقرمگی شکست برای هر نمونه با استفاده از معادلات بالا و بر اساس استاندارد ای  کو محاسبه شد  نمودار آر برای نمونههای سه لایه کامپوزیتی آلومینیوم مس آلومینیوم تولید شده به روش پیوند سرد نوردی  در شکل



ترسیم شده است  مطابق با شکل  نقاط تماس بین منحنیهای آر و خطوط خطچین  مقادیر فاکتور شدت تنش بحرانی در طول ترک مورد نظر میباشد  این بدان معناست که در لحظهای که سطح فاکتور شدت تنش در قطعه  برابر میزان مقاومت شکست ماده میشود رشد ترک بهصورت ناپایدار آغاز میگردد  همانطور که از شکل کاص نیز مشاهده میشود  در یک جز افزایش بعد از نقطه تماس  مقدارر فاکتور شدت تنش اعمال شده از مقاومت ماده بیشتر میشود که مبین رشد ناپایدار ترک است  نمودار مشکی رنگ  نمودار آر و نمودارهای خط چین  نمودار فاکتور شدت تنش اعمال شده در نیروهای مختلفف و ثابت میباشد  همانطور که در شکلهای ذکر شده مشخص است  مقدار چقرمگی شکست برای هر نمونه از تماس بین منحنی آر و شدت تنش اعمال شده در نیروی ثابت بدست میآید  براساس جدول   که در آن نتایج حاصل از محاسبه چقرمگی شکست تنش صفحهای نیز مشخص است مقادیر چقرمگی شکست برای نمونههای اولیه آلومینیوم و مس و نمونهی کامپوزیتی سهلایه آلومینیوم مس آلومینیوم  تولیدد شده به روش پیوند سرد نوردی به ترتیب    که بیانگر بهبود مقدار چقرمگی شکست تنش صفحهای برای نمونهی کامپوزیتی مینیوم مس آلومینیوم نسبت به نمونههای اولیه آلومینیوم و مس و به میزان    میباشد  همانطور که مشخص است اعمال کار سرد و متعاقبا افزایش در مقدار استحکام و سختی میتواند یکی از دلایل افزایش چقرمگی شکست برای نمونهی کامپوزیتی آلو مینیوم مس آلومینیوم در مقایسه با نمونههای اولیه آلومینیوم و مس باشد  پارامتر چقرمگی شکست برای نمونههایی با هندسهی مشابه میتواند تحت تاثیر استحکام و چقرمگی  شکلپذیری  باشد  نتاچ حاصل از آزمون کشش نشانن میدهد که در فرآیند پیوند سرد نوردی  به دلیل اعمال کار سرد و کرنش زیاد  استحکام افزایش مییابد و مقدار شکلدهی کاهش یافته است  اما نتایج چقرمگی  حاکی از بهبود چقرمگی شکست تا حدود     برابر نمونههای اولیه میباشد که این کار میتواند بهسبب وجود مس خالص با چقرمگی بسیار بالا و ایجاد ترکیب مناسب آن با آلومینیوم آلیاژی صوهو باشد  البته همانطور که قبلا هم ذکر شد  افزایش استحکام در حین فرآیند نیز از دلایل دیگر افزایش چقرمگی شکست میباشد ولی این پارامتر به تنهایی نمیتواند موجب افزایش ص   برابری چقرمگی شکست شود  زیرا در تحقیقات پیشین برای مواد تولیدد شده با روشهای مختلف تغییر شکل شدید پلاستیک  روند و نرخ افزایش استحکام حتی بیشتر از تحقیق حاضر بوده است  ولی بهدلیل افزایش استحکام و کاهش بیش از حد چقرمگی  باعث کاهشش چقرمگی شکست یا افزایش ناچیز آن نسبت به نمونههای اولیه شده است     بنابراین بهطور خلاصه میتوان گفت که بنابر تحقیقات پیشین و نتایج کار حاضر میتوان گفت که تولید کامپوزیت در فرآیندهای تغییر شکل شدید پلاستیک و استفاده از مواد با چقرمگی بالا در کنار مواد با استحکام مناسب میتواند منجر به دستیابی به ترکیب خوبی از خواص مواد اولیه شود و مانند تحقیق حاضر و طبق جدول  شاهد بهبود چشمگیر در استحکام  سختی و چقرمگی شکست باشیم  با استفاده از روش ساده و کم هزینه فرآیند پیوند سرد نوردی و همچنین استفاده از مواد مناسب میتوان کامپوزیتهایی با خواص بسیار مطلوب در چقرمگی شکست  خواص مکانیکی  و نسبت استحکام به وزن بالا تولید کرد و



از کامپوزیتهای تولید شده با این روش بهعنوان جایگزین مناسب برای مواد پر هزینه در ساخت و تولید مانند آلیاژهای تیتانیومی در صنایع مختلف مانند هوا فضا  صنایع نظامی و غیره استفاده شود نتایج در این تحقیق  نمونهی کامپوزیتی و سه لایهی آلومینیوم  مس آلومینیوم با استفاده از فرآیند پیوند سرد نوردی تولید شد و خواص مکانیکی  شکست نگاری مورد بررسی قرار گرفت  همچنین در این تحقیق  برای اولین بار  چقرمگی شکست تنش صفحهی تحت بارگذاری در مود اول و برای مواد کامپوزیت لایهای و کاربردی تولید شده به روش پیوند سرد نوردی بر اساس استاندارد کششی فشرده که با استفاده از ماشین وایرکات آماده شد  مورد بررسی قرار گرفت و نتایج زیر حاصل شد:    کامپوزیت لایهای آلو مینیوم مس آلومینیوم با استفاده از فرآیند پیوند سرد نوردی با اعمال کاهش ضخامت   تولید شد  همچنین با توجه به تصویر میکروسکوپ نوری ضخامت لایهها کاهش یافته و پیوند مناسب بین لایهها ایجاد شد     خواص مکانیکی کامپوزیت تولید شده به مراتب بهتر از مواد اولیه استفاده شده میباشد بهطوری که مقادیر استحکام کششی و میکروببختی ویکرز افزایش مییابد و ابشحکام کششی مگاپاسکال حاصل میشود و البته مقدار ازدیاد طول کاهش یافته است  مقدار استحکام کششی برای کامپوزیت آلومینیوم مس آلومینیوم تولید شده نسبت به مقادیر استحکام کششی برای نمونههای اولیه آلومینیوم و مس به ترتیب   افزایش یافته است     تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان میدهد که مکانیزم شکست نرم همانند نمونههای اولیه  آلومینیوم آلیاژی  وهو و مس خالص  برای کامپوزیت لایهای آلومینیوم  مس آلومینیوم نیز حاکم است  البته با این تفاوت که میکروحفرات برای نمونهی کامپوزیتی نسبت به نمونههای اولیه کم عمقتر و کوچکتر شدهاند  که اعمال کرنش زیاد و کار سرد باعث کاهش تعداد و کم عمق شدن دیمپلهای موجود در لایههای کامپوزیت تولید شده نسبت به ورقهای اولیه شده است و این تغییرات حاکی از افزایش استحکام و کاهش شکلپذیری میباشد که نتایج تحقیقات گذشته و نمودار تنش کرنش نیز تایید کننده این  میباشد     مقدار میکروسختی ویکرز برای لایههای آلومینیوم و مس بعد از فرآیند نسبت به قبل از فرآیند به ترتیب افزایش یافته است که کارسرد و افزایش کرنش سختی دلایل اصلی این افزایش میباشد  و  مقدار چقرمگی شکست تنش صفحهای برای نمونهی کامپوزیتی به مراتب بالاتر از مواد اولیه استفاده شده در این تحقیق میباشد که مقدار آن برای نمونهی سهلایه کامپوزیتی آلومینیوم مس آلومینیوم تولید شده با استفاده از فرآیند پیوند سرد نوردی میباشد و در مقایسه با نمونههای اولیه آلومینیوم و مس به ترتیب حدود افزایش یافته است  علاوه بر اعمال کار سرد و افزایش استحکام  وجود مس با چقرمگی بالا در کامپوزیت تولید شده  یکی دیگر از دلایل مهم این افزایش در مقدار چقرمگیی شکست میباشد  


مطالب پیشنهادی
متأسفانه موردی یافت نشد.
ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

گزیده ها
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
Copyright © 2015