مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز یکشنبه ۲۶ آذر ۱۳۹۶

مطالعه ناحیه متاثر از حرارت در برش لیزری ورق نازک تیتانیوم خالص به وسیله لیزر پیوسته دی‌اکسیدکربن

چکیده



از روش‌های نوین برش ورق‌های فلزی، برش توسط لیزر است. در این روش، میزان ناحیه متأثر از حرارت و در نتیجه تغییر ساختار ماده پایه و نیز اعوجاج نسبت به سایر روشهای حرارتی بسیار کم بوده و کیفیت برش خوبی ارائه می دهد. کنترل ناحیه متأثر از حرارت هنگام برش لیزری ورق تیتانیوم به علت هدایت حرارتی پایین و تمایل بالا به واکنش شیمیایی، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله به کمک آرایه متعامد L16 تاگوچی اثرات تعدادی از مهمترین پارامترها بر روی عرض این ناحیه هنگام برش ورق نازک تیتانیوم خالص تجاری به کمک لیزر پیوسته دی اکسید کربن مورد ارزیابی قرار گرفت. این پارامترها شامل ترکیب گاز خنثی کمکی، فاصله نازل برش از ورق، سرعت برش و توان لیزر است. متالوگرافی نمونه‌ها، تأثیرات هر یک از پارامترها و شرایط بهینه بررسی شد. با استفاده از نتایج، پیشنهاد شده است در برش ورق نازک تیتانیوم سرعت تا حد ممکن بالا انتخاب شود و انرژی جداسازی لازم از طریق تغییرات در توان لیزر تأمین شود. استفاده از گاز کمکی هلیوم به جای آرگون نیز تأثیر قابل توجهی بر کاهش عرض ناحیه متأثر از حرارت نشان داد. در پایان، تغییرات ریزساختار و سختی ارائه شده است.


مشخصات

مشخصات

توسط: محمدصادق امجدی؛ احسان فروزمهر؛ محسن بدرسمای مجله: مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس سال انتشار: 1396 شمسی تعداد صفحات: 7 درج در دیتاسرا: ۱۳۹۶/۴/۱ منبع: دیتاسرا

خرید محصول

خرید محصول

عنوان: مطالعه ناحیه متاثر از حرارت در برش لیزری ورق نازک تیتانیوم خالص به وسیله لیزر پیوسته دی‌اکسیدکربن حجم: 1.13 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

مطالعه ناحیه متاثر از حرارت در برش لیزری ورق نازک تیتانیوم خالص به وسیله لیزر پیوسته دیاکسیدکربن



مقدمه



تیتانیوم و آلیاژهای آن با داشتن خواصی نظیر نسبت استحکام به وزن بالا  مقاومت بالا در برابر خوردگی و زیست سازگاری با بدن انسان  کاربردهای وسیعی در صنایع هوافضا  پزشکی  شیمیایی  ورزشی و خودروسازی بهخود اختصاص داده است      تیتانیوم خالص تجاری آلیاژ معروف آن را در میار   آلیاژهای تیتانیوم دارند تا    که بیش از قطعات تولیدی حاوی تیتانیوم از این دو جنس است  درر کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا نباشد و عمدتآ مقاومت بهخوردگی مطرح باشد  تیتانیوم آلیاژ نشده خالص بیشترین کاربرد را دارد  از جمله مزایای آن میتوان به قابلیت جوشکاری خوب و مقاومت به خوردگی عالی اشاره کرد که سبب کاربرد آن در ساخت مبدلهای حرارتی  لولهها و اتصالات انتقالدهنده مواد شیمیایی خورنده شده است  از راچترین فرایندهای اولیه اعمالی بر ورق تیتانیوم فرایند برشش لیزری است  در این روش با متمرکزشدن پرتوی لیزر در یک ناحیه بسیار باریک از گرم شدن اضافی دیگر مناطق قطعه جلوگیری شده و در نتیجه ناحیه متاثر از حرارت را بسیار کوچک میکند  در دیگر روشهای برشکاری حرارتی  پلاسما  شعله  منطقه وسیعی از قطعه تحت تاثیر انرژی حرارتی قرار گرفته و در نتیجه مقادیر بیشتری از قطعه در هنگام برشکاری به عنوان شیار از بین میرود و پهنای ناحیه متاثر از حرارت بیشتر است  در نتیجه استفاده از برش لیزری در صنعت روبه افزایش است      پارامترهای کنترلی بسیاری در فرایند لیزر برشکاری مانند نوع لیزر  جنس و ضخامت ورق  مد لیزرر  پالسی یا پیوسته   سرعت برش  توان  فشار گاز کمکی  مسیر برش دخیل است  در تحقیقات برای بررسی نتایج برش برخی از معیارهای کیفیت ویژگیهای شکاف برش٢  اندازه ناحیه متاش از حرارت و شکلگیری پسماند مذاب ارزیابی میشود  با توجه به فراوانی تعداد پارامترهای دخیل در برش لیزری و تن معیارهای کیفیت  تحقیقات در این زمینه همچنان نیز ادامه دارد  بهینهسازی فرایند برش سوپرآلیاژ نیکل به وسیله لیزر پالسی جهت کنترل عرض شکاف برش  انحراف برش و عمودیبودن شکاف توسط دوبی و یاوادا انجام شد  ا   آنها فشار گاز  عرض پالس  فرکانس پالس و سرعت برش را به عنوانن پارامترهای ورودی در نظر گرفتند  در مطالعهای دیگر  برش ورق و   میلیمتری فولاد زنگنزن  به وسیله لیزر  در دو حالت عمودی و مورب جهت بررسی کیفیت برش و تآثیر توان بر ارتفاع پسماند و ناصافی بررسی شد  و   شرما و همکاران پهنای شکاف برش و عمودی بودن و انحراف آن را در برش ورق نازک سوپرآلیاژ نیکل به وسیله لیزر پالسی بهینه سازی کردند  آنها فشار اکسیژن  عرضض پالس  فرکانس پالس و سرعت برش را به عنوان پارامترهای ورودی در نظر گرفتند  حداقلکردن همزمان پهنا و انحراف شکاف در برش ورق یک میلیمتری دورالومین به وسیله لیزر پالسی توسط پاندی و دوبی بررسی شد  ایشان فشار گاز کمکی  عرض پالس  فرکانس و سرعت برش را به عنوان پارامترهای ورودی انتخاب کردند  مدلسازی و بهینهسازی انحراف شکاف و عمودیبودن شکاف هنگام برش لیزری ورق نازک آلیاژ آلومینیوم در مرجع  ارائه شده است  پارامترهای ورودی شامل شعاع کمان مسیر  فشار اکسیژن  عرض پالس  فرکانس پالس و سرعت برش انتخاب شدند  در تحقیقی دیگر تلاش شدد تا رفتار سرعت موثر برش  ابعاد شکاف و ناحیه متاثر از حرارت با تغییرات بببرعت حرکت پرتو و توان پالس تعیین بشنود  و   به تازگی مقالهای برش کامپوزیت به وسیله لیزر پالسی را مطالعه کرد  تاثیر توان  سرعت برش و فشار گاز بر عرض   زبری سطح  تغییرات ریزساختار و خواص مکانیکی بررسی شد  در تحقیقی جدید مرادی و همکاران به بررسی تآثیر فشار گاز و موقعیت نقطه کانونی بر کیفیتت هندسی و صافی سطح شیار برش در برشکاری لیزری قطعات تزریقی پلی کربنات به وسیله لیزر د یاکسیدکربن پرداختند  با وجود مطالعات بالا مطالعات اندکی برای برش لیزری ورق تیتانیوم و آلیاژهای آن مشاهده شد  به طور کلی انجام عملیات صنعتی بر ورق تیتانیوم به دلیل هدایت حرارتی پایین  مدول الاستیک پایین و نیز واکنشپذیری شیمیایی بالا با مشکلات جدی روبهرو است  کنترل کل یکی از اصلیترین چالشها در برش ورق تیتانیوم است  ماده در کج به دلیل تاثیرات گرمایی مستعد عیوبی چون ترک و لایهلایهشدن است  این ناحیه که به دلیل اکسیداسیون از دیگر مناطق قطعه قابل تشخیصص است  به موجب تغییرات در اندازه دانهها و ریز ساختار آن از خواص مکانیکی متفاوت نسبت به دیگر مناطق قطعه برخوردار است  به این دلیل با کنترل پارامترهای دخیل در برشکاری همواره سعیی میشود این منطقه کوچکتر شود      به دلیل واکنشپذیری شیمیایی بالا این فلز در فرایندهای حرارتی بهراحتی با گازهای هوا چون اکسیژن و نیتروژن واکنش میدهد و خواص ورق را تغییر میدهد  همچنین هدایت حرارتی پایین مانع از سرد شدن سریع ورق میشود  حبس گرما در ورق موجب ایجاد سوختگی و صفل کنترل نشده میشود  در یک تحقیق که توسط آلمیدا و همکارانش بر تیتانیوم خالص تجاری  انجام شد  تاثیر انرژی پالس و نرخ تداخل پالس بر پسماند و زبری بررسی شد      نتایج نشان داد که افزایش نرخ تداخل پالس منجر به کاهش زبری و افزایش مقدار پسماند میشود  همچنین افزایش انرژی لیزر سبب زبری بیشتر میشود  رفتار دینامیکی خروج مذاب در برش لیزری ورق یک میلیمتری تیتانیوم در مرجع      مطالعه شده است  آنها از لیزر پالسی صحح برای بررسی تاثیر نوع گاز  فرکانس پالس و دوره کاری پالس بر پسماند و عرض صفکص استفاده کردند  تغییرات حداکثر سرعت برش برای مد لیزر پالسی و پیوسته در برش لیزری تیتانیوم برای گازهای آرگون و هلیوم ارائه شد  آنها نشان دادند که استفاده از اکسیژن حتی در فشار پایین منجر به سوختگی کنترل نشده و ایجاد پهنای شکاف بسیار بزرگ شد  در حالی که نیتروژن سطح برش زرد رنگی ایجاد کرد که نشاندهنده تشکیل تیتانیوم نیتراید است  گروه تحقیقاتی دیگر یک مطالعه آزمایشگاهی جهت توصیف صفل ایجاد شده هنگام برش ورق میلیمتری آلیاژ انجام داد  آنها یک شبیهسازی برای پیشبینی عمق و عرض فیل ایجاد کردند  مطالعه آنها نشان داد که عمق و عرض  با افزایش توان لیزر  افزایش و با افزایش قطر پرتو و سرعت حرکت پرتو کاهش یافت  شانجین و یانگ در برش ورق یک میلیمتری آلیاژ تیتانیوم از لیزر پالسی به منظور مطالعه تاثیر انرژی پالس  نرخ پالس  بببوعت ش  نفع گاز و فشار گاز بر ضخامت و مقاومتخوردگی استفاده کردند  و    همچنین نشان داده شد که انرژی پالس متوسط  نرخ پالس بالا  سرعت برش بالا و گاز آرگون در فشار بالا  به نازک شدن لایه کح کمک میکند  بهینهسازی همزمان عمودی بودن لبه و زبری سطح در برش آلیاژ توسط پاندی و دوبی بررسی شد       نتایج نشان داد که مقادیر پایین عرض پالس و فرکانس پالس  مقادیر بالای سرعت برش و حد وسط فشار گاز نیتروژن مناسب خواهد بود  تمرکز اصلی مقالات بالا بر استفاده از لیزر پالسی است و مطالعهای در ارتباط با کنترل  در برش تیتانیوم به وسیله لیزر پیوسته یافت نشد  استین و مازومدر  نشان دادند که برای برش یک جنس معین به وسیله یک پرتوی معین در شرایط مختلف  عبارت  باید ثابت باشد  اینن عبارت تحت عنوان انرژی جداسازی لازم بر واحد سطح یا به اختصار انرژی جداسازی  نامیده میشود و با  به صورت رابطه      نشان داده میشود  کل در رابطه   به ترتیب توان لیزر  سرعت برش وو ضخامت ورق است   پرسشی که مطرح میشود این است که هنگام برش ورق با ضخامت معین  به منظور تامین انرژی جداسازی لازم  انتخاب توان و سرعت برش براساس چه ایدهای باید انجام شود  به منظور تامین انرژی جداسازی معین  توان بیشتر و سرعت بیشتر کیفیت بهتری ارائه میدهد و یا توان کمتر و سرعت کمتر و یا شرایط میانی  در این تحقیق این پرسش برای برش ورق نازک با توجه بهه تغییرات  پاسخ داده شد  همچنین مروری بر تحقیقات گذشته نشان داد که هنگام برش تیتانیوم باید از استفاده از گازهای کمکی اکسیژن  نیتروژن و هوا اجتناب کرد و از گازهای کمکی خنثی هلیوم و آرگونن استفاده شود  در این مقاله تاثیر این دو گاز خنثی بر  جهت کسب شناخت بیشتر مقایسه شد  در این مقاله تاثیر تعدادی از مهمترین پارامترها بر صفهنگام برش ورق نازک  میلیمتری به وسیله لیزر پیوسته   مطالعه شد  پارامترهای کنترلی شامل ترکیب گاز کمکی  فاصله نازل برش از ورق  سرعت برش و توان لیزر است  برای هدفمندی بیشتر آزمایشها از آرایه تاگوچی استفاده شد  همچنین آنالیز واریانس بر مبنای میانگین دادهها به منظور تخمین کمی سهم نسبی هر پارامتر بر پاسخ اندازهگیری شده و مقایسه میزان اشگذاری پارامترها استفاده شد  در پایان مطالعهای تکمیلی در مورد ریزساختار و تغییرات سختی جهت شناخت بهتر اهمیت ناحیه متاثر از حرارت نیز انجام گرفت  روش تحقیق ورق مورد آزمایش از جنس تیتانیوم خالص انتخاب شد که درصد عناصر آلیاژی آن در جدول   آورده شده است  این جنس باا عنوان تیتانیوم خحالص تجاری  شناخته میشود  ضخامت ورق    میلیمتر است  آزمایش به وسیله یک دستگاه لیزر پیوسته  با توان اسمی انجام شد  فاصله کانونی لیزر میلیمتر  قطر نازل میلیمتر و قطر پرتوی متمرکز شده ص ه میلیمتر بود  مسیر برش یک خط مستقیم به طول همیلیمتر انتخاب شد که کلکی لیزر حرکت کرده و ورق ثابت بود  با توجه به نازک بودن ورق محل تمرکز پرتو بر سطح قطعه کار تنظیم شد  با توجه به امکان تغییر اتوماتیک محل استقرار عدسی نسبت به لبه نازل تغییر فاصله نازل برش از ورق موجب جابهجایی نقطه تمرکز تنظیمشده نسبت به سطح قطعه کار نمیشود  بلکه میتواند موجب تغییر جریان گاز کمکی شود  با توجه به تحقیقات گذشته  با افزایش فشار گاز به دلیل خروج بهتر مذاب و خنککنندگی بیشتر کیفیت بهتری ایجاد خواهد شد  در این پژوهش تلاش شد تا با فشار گاز کمکی پایین  یک بار  بهترین کیفیت حاصل شود  در این پژوهش تاثیر چهار پارامتر در چهار سطح مورد بررسی قرار گرفت تا رفتار ناحیه متاثر از حرارت در اثر آنها مطالعه شود  برای بررسی تاثیر چهار پارامتر منتخب از آرایه    تاگوچی استفاده شد  تاگوچی با طراحی تعدادی آرایه متعامد به عنوان آرایههای استاندارد طراحی آزمایش را ساده کرده است  در آرایه متعامد هر ستون بهه تنهایی متعادل است و همچنین هر دو ستونی از آرایه نیز با هم در تعادل هستند  و این یعنی در هر ستون تعداد مساوی از همه سطوح وجود دارد و برای هر دو ستون تمام ترکیبات سطوح وجود دارد وو تعداد تکرار آنها یکسان است  انجام آزمایش در روش بهینه بوده و از تعداد بالای آزمایش جلوگیری میکند  تحلیل دادههای حاصل از این طراحی در مقایسه با روشهای عادی طراحی آزمایش سادهتر است  تحقیق رآو و همکارانش      نشاندهنده لزوم استفاده از گازهای کمکی هلیوم یا آرگون در برش ورقهای تیتانیوم است؛ بنابراین در این آزمایش تاثیر ترکیب گاز کمکی هلیوم و آرگون در چهار سطح مورد بررسی قرار گرفت  آرگون و هلیوم مورد استفاده به ترتیب گرید و و   انتخاب شد  فاصله نازل برش از ورق موجب تاثیر بر جریان گاز کمکی و در نتیجه موجب تغییر کیفیت برش میشود  این فاصله مطابق با عموم تحقیقات در زمینه برش لیزری  در محدوده میلیمتر انتخاب شد  بالاترین توان ممکن در انتخاب سطح بالای توان از دستگاه گرفته شد   وات  تا در صورت امکان به حداکثر میزان سرعتت برش که بیانگر حداکثر نرخ تولید است دست یابیم  برای اینکه بتوان تغییرات گستردهای از پارامتر را پوشش داد فاصله سطوح توان یکسان و برابر  وات در نظر گرفته و درنتیجه کمترین توان   وات انتخاب شد  برای تعیین سطوح سرعت از نتایج مطالعه رآو و همکاران      استفاده شد  ایشان از لیزر پیوسته  وات و گازهای کمکی آرگون و هلیوم برای برش ورق یک میلیمتری استفاده کردند  نتایج نشاندهنده حداکثر سرعت در حدود هولر میلیمتر بر دقیقه برای کیفیت قابل قبول برش بود  با توجه به اینکه نوع و مد پرتو لیزر و جنس ورق تحقیق حاضر با تحقیق اشاره شده کاملا یکسان است  انتظارر میرود انرژی جداسازی لازم   نیز برابر باشد  سطح پایین توان در آزمایشهای حاضر   وات  محدودکننده است  در برابر قراردادن عبارت باید از توان ضخامت  میلیمتر برای این تحقیق و توان   وات  ضخامت یک میلیمتر و سرعت  میلیمتر بر دقیقه برای تحقیق اشاره شده استفاده شود  سرعت حداکثر        میلیمتر بر دقیقه بهدست میآید؛ بنابراین حداکثر سرعت میلیمتر بر دقیقه انتخاب شد  سطوح پارامترهای منتخب در جدول   ارائه شده است  نمونهها پس از سنبادهزنی و پولیش با استفاده از محلول اسیدی حاوی     اسید فلوریدریک اسید نیتریک به مدت ه  ثانیه اچ شدند  با استفاده از میکروسکوپپ مجهز به سیستم حرکتی دارای ورنیه  میانگین مقادیر عرض ناحیه متاثر از حرارت در  مقطع و در هر مقطع از دو طرف خط برش  عدد برای هر آزمایش  بهدست آمد  به منظور شناخت بهتر روند تغییرات ناحیه متاثر از حرارت از فلز پایه تا شکاف برش و نیز برای بررسی ارتباط ناحیه متاثر از حرارت با تغییرات سختی به عنوان نمونه روند تغییرات سختی در مورد یکی از آزمایشها مورد مطالعه قرار گرفت  اندازهگیری سختی در ناحیه متاثر از حرارت از فلز پایه تا لبه برش در سه مقطع به وسیله دستگاه ریزسختیسنج بوهلر با نیروی اعمالی  گرم در مدت زمان و  ثانیه انجام شد  با توجه به کم بودن پهنای ناحیه متاثر از حرارت و لزوم رعایت حداقل فاصله مناسب در محلهای آزمون سختیسنجی به صورت مورب نسبت به لبه برش انجام شد  برای حرکت از یک نقطه اندازهگیری سختی تا نقطه بعدی  و  میکرومتر در راستای عمود بر خط برش میکرومتر موازی آن جابهجایی انجام شد و بنابراین فاصله هر دو نقطه اثر برابر با قطر مربعی با اضلاع  میکرومتر بحث در جدول   طراحی آزمایش به همراه نتایج خروجی آورده شده است  شکل   که با بزرگنمایی برابر از خط برش تهیه شده است  قسمتی از یک مورد از نمونههای برش را نشان میدهد  در ناحیه متآثر از حرارت اندازه دانهها تغییر کرده و درشتتر میشوند  در شکل   که با بزرگنمایی برابر از همان نمونه تهیه شده  مرز ناحیه متآثر از حرارت و فلز پایه با وضوح بیشتری قابل مشاهده است  در شکل   ریز ساختار نواحی متآثرر از حرارت و فلز پایه مربوط به شرایط مختلف برش در بزرگنمایی  نمایش داده شده است که خطچین مشکی نشاندهنده مرز نواحی  ناحیه متآثر از حرارت در بالای شکل و فلز پایه پایین



با توجه به متعامد بودن طراحی آزمایش و با استفاده از میانگین ناحیه متاثر از حرارت در هر سطح از پارامترهای ورودی و تعمیم آن به کل آن سطح  نمودار اشات پارامترها بر خروجی را در شکل  ترسیم شد  جهت تخمین کمی چگونگی مشارکت نسبی هر پارامتر بر پاسخ کلی از آنالیز واریانس استفاده شد  نتایج آنالیز واریانس برای ناحیه متاثر از حرارت در جدول ال نشان داده شده است  اهمیتت نسبی پارامترها در قالب مقادیر   بیان شده به صورتی که هرچه مقدار م بیشتر باشد اهمیت پارامتر فرایند نیز بیشتر است  



نتایج نشان داد که سرعت برش تاثیر اصلی را بر ناحیه متاثر از حرارت دارد  گاز کمکی نیز با تاثیر کمتر بر میزان ناحیه متاثر از حرارت متاثر   توان دستگاه و فاصله نازل برش نیز قابل چشمپوشی است  نمودار ناحیه کانتور برای بررسی تآثیر دو پارامتر سرعت و ک گاز کمکی که بیشترین تآثیر را بر عرض ناحیه متآثر از حرارت دارند در شکل و ارائه شده است  نتاچ آزمایشهای انجام شده جهت بررسی تآثیر تغییرات پارامترهای فرایند عبارت است از: تغییرات توان تآثیر قابل توجهی بر عرض ناحیه متآثر از حرارت ندارد  آنالیز واریانس در جدول   مقدار  را برای توان ارائه کرده است و به دلیل اختلاف بسیار زیاد با عدد بیشترین مقدار در نظر گرفته شده توسط نویسندگان برای معنیداری  نشانگر تآثیر بسیار کم توان بر عرض ناحیه متآثر از حرارت است  اگرچه افزایش توان موجب افزایش انرژی جداسازیی اعمالی میشود  میزان ناحیه متآثر از حرارت را افزایش نداد  همچنین ذوب ورق به دلیل نازک بودن ورق تحت آزمایش سریعتر از ورقهای با ضخامت بیشتر و در نتیجه پرتو زمان کمتری با ورق در تماس بوده و انتقال حرارت به فلز پایه از طریق تابش کمتر بوده است  همچنین مذاب نیز سریعتر از ورق خارج شده و بر دیواره برش جاری نشده است  زمان کمتری برای انتقال حرارت مذاب به فلز پایهه از طریق هدایت حرارتی وجود داشته است  انتظار این است که با زیاد شدن ضخامت به دلیل ایجاد زمان کافی برای انتقال حرارت بین مذاب و فلز پایه و نیز تماس طولانیتر پرتوی لیزر با ورق  اثرگذاری توان بر میزان ناحیه متآثر از حرارت بیشتر شود  مقایسه نتایج پژوهش حاضر با پژوهش یانگ و همکاران      در برش تیتانیوم آلیاژی با ضخامت میلیمتر که بیش از  برابر ضخامت تحقیق حاضر است  این ادعا را تآیید کرد  افزایش سرعت موجب کاهش معنیدار ناحیه متآثر از حرارت شد  مقدار م برای نشان دادن تاثیر سرعت بر ناحیه متاثر از حرارت  بهدست آمد که نشان از اثرگذاری زیاد این پارامتر بر ناحیه متاثر از حرارت دارد  پس همانگونه که در قسمت پیشین اشاره شد افزایش توان با وجود افزایش انرژی جداسازی اعمالی تآثیر قابل توجهی بر میزان ناحیه متآثر از حرارت نداشت و به دلایل این موض نیز پرداخته شد  کاهش سرعت مانند افزایش توان موجب افزایش انرژی جداسازی اعمالی شده است  ولی انرژی جداسازی برخلاف توان بیشتر ناشی از کاهش سرعت و موجب تآثیراتت معنیدار بر میزان ناحیه متاثر از حرارت شده است  در توجیه این پدیده میتوان چنین گفت که با کاهش سرعت  زمان تابش بر واحد سطح افزایش یافته و انتقال حرارت به ورق از طریق تابش بیشتر شدهه است  همچنین این زمان بیشتر  فرصت بیشتری به حرارت حاصل از تابش پرتو داده است تا از طریق هدایت حرارتی به فلز پایه منتقل شود و موجب افزایش عرض ناحیه متآثر از حرارت شده است  بهه همین دلیل است که برخلاف افزایش انرژی حاصل از افزایش توان  افزایش انرژی حاصل از کاهش سرعت  تآثیری معنیدار در افزایش عرض ناحیه متآثر از حرارت داشته است  مقدار نشان از تآثیر بسیارر کم فاصله نازل بر میزان ناحیه متاثر از حرارت دارد  مقدار م برای تعیین تاثیر وع گاز کمکی بر ناحیه متاثر از حرارت  بهدست آمد که نشان میدهد گاز کمکی تاثیر کمتری نسبت به سرعت بر میزان ناحیه متآثر از حرارت دارد  با افزایش درصد هلیوم در ترکیب گازی هلیوم  ناحیه متاثو از حوارت کاهبثو   ییدا   تحقیقات گذشته      نشان میدهد ضریب همرفت حرارتی هلیوم  تا بیش از و برابر ضریبب همرفت حرارتی آرگون و تنش برشی ایجاد شده توسط گاز هلیوم بیشتر از آرگون است  اختلاف در همرفت حرارتی موجب خنککاری بیشتر ورق توسط هلیوم و در نتیجه کاهش ناحیه متآثر از حرارت شده است  ایجاد تنش بربثبی کمتر توبببط گاز آرگون موجب تشکیل فیلم ضخیمتر مذاب و خروج دشوارتر آن از محل برش شده و در نتیجه انتقال حرارت هدایتی گرمای مذاب به ماده پایه و میزان ناحیه متآثر از حرارت افزایش یافته است  شکلهای   به ترتیب روند بهدستآمده برای تغییرات ریزساختار و تغییرات سختی از فلز پایه تا شکاف برش در یک مورد از آزمایشهای پژوهش حاضر را نشان داده است  نتاچ نشان داد ریزساختار از لبه برش به سمت فلز پایه با دو پدیده پدیده تغییر ساختار از فاز  به مارتنزیت و پدیده دوم رشد دانهها مواجه است  مطابق شکل   در ناحیه متاثر از حرارت اندازهه دانهها تغییر کرده و شکل آنها نیز در نواحی نزدیکتر به لبه برش به صورت سوزنی شکل تغییر یافته است  همچنین مطابق نمودار سختی در شکل لر از فلز پایه تا لبه برش شرایطی دارد که با شروعع ناحیه متاثر از حرارت ابتدا سختی ورق کاهش مییابد که معادل ناحیه ص در شکل   است  سپس با دور شدن از فلز پایه سختی در افزایش یافته و از بببختی فلز پایه نیز بیشتر بثبده که معادل ناحیه شمارهه   در شکل   است  در نزدیکی لبه برش نیز مجددآ سختی فلز کاهش یافته است  در این نمونه سختی ورق از فاصله حدود میکرون از لبه ورق شروع به تغییر کرده که این عدد با مقدار بهدستآمده برای عرض ناحیه متاثر از حرارت در نمونه مورد نظر برابر است  این موضوع نشان میدهد که تغییرات سختی به صورت مستقیم با ناحیه متاثر از حرارت در ارتباط است؛ بنابراین برای اندازهگیری ناحیه متآثر از حرارت به جای متالوگرافی میتوان از نمودار سختی و ناحیه شروع تغییرات سختی نیز استفاده کرد  برای کنترل محدوده تغییرات سختی میتوان به صورت غیرمستقیم ناحیه متاثر از حرارت را مطالعه و کنترل کرد  دلیل روند تغییرات سختی را میتوان در تغییر ریزببباختار ناحیه متاثر از حرارت جستجو کرد  ریزببباختار مطابق شکل  از لبه برش به سمت فلز پایه با دو پدیده مواجه شده است  پدیده اول تغییر ریزساختار از فاز به مارتنزیت و پدیده دوم رشد دانههاست  با توجه به پایین بودن ضریب نفوذ حرارتی و هدایت حرارتی تیتانیوم و آلیاژهای آن     پس از اعمال حرارت به منطقهه برش به دلیل محبوسشدن حرارت در ناحیه مجاور خطبرش به ویژه در نواحی نزدیکتر به فلز پایه رشد دانهها اتفاق افتاده است  ناحیه شماره   در شکل رابطه   موسوم به رابطه ارتباط بین سختی و اندازهه دانه را بیان میکند  در رابطه      به ترتیب سختی  سختی نمونه تککریستال  اندازه دانه و عدد ثابت است  با توجه به رابطه  ص  به دلیل رشد دانهها در مناطقی از کج که نزدیکتر به فلز پایه است کاهش سختی منطقی به نظر میرسد که در شکل مشاهده میشود  با این وجود حضور مقدار کمی فاز مارتنزیت در این نواحی مانع از کاهش بیش از حد سختی شده است  با توجه به دانسیته حرارتی بالایی فرایند لیزر برشکاری  انتقال حرارت توسط قطرات مذاب به خارج از ورق  امکان دفع گرما از لبه برش به صورت همرفت حرارتی و نیز حضور گاز خنک کار امکانا ایجاد کوئنچ برای نواحی اطرافف لبه برش وجود دارد  در نتیجه فاز مارتنزیت با ساختار سوزنی شکل تشکیل میشود و با توجه به سختی بالای فاز مارتنزیت  سختی این مناطق افزایش مییابد  با توجه به توضیح بالا با نزدیک شدن به لبه ورق تراکم فاز مارتنزیت افزایش یافته است  از سوی دیگر با توجه به خنککاری بهتر در لبه ورق از رشد دانهها و در نتیجه کاهش سختی ورق مقداری جلوگیری شده است  ناحیه شماره   در شکل     این شرایط موجب افزایش سختی در ناحیه نزدیک به لبه برش در شکل شده است  در حقیقت توزیع تغییرات سختی در حد فاصل لبه برش و فلز پایه  برآیند کاهش سختی ناشی از پدیده رشد دانه و افزایشش سختی ناشی از تشکیل فاز مارتنزیت است  در لبه ورق که بسیار نزدیک به شکاف برش  پیوندها از یک سو گسسته و میزان سختی دوباره کاهش نشان داده است     این پژوهش به بررسی تآثیر تعدادی ازز پارامترهای مهم برش لیزر پیوسته   بر عرض ناحیه متاثر از حرارت در برش ورق  میلیمتری تیتانیوم خالص از طریق طراحی آزمایش تاگوچی و آنالیز واریانس و نیز به مطالعه تغییرات عمومی سختی و ریزساختار در ناحیه متاثر از حرارت پرداخته است   را خلاصه به شرح زیر میتوان بیان کرد  مهمترین عامل کاهشدهنده عرض ناحیه متآثر از حرارت در برش ورق نازک تیتانیوم خالص افزایش سرعت برش که دارای مقداراست  استفاده از گاز کمکی هلیوم به جای گاز کمکی آرگون کمتر از تغییر سرعت کاهشدهنده این ناحیه و دارای مقدار است  توان و فاصله نازل تاثیر ناچیزی بر ناحیه متاثر از حرارت ورق بسیار نازک تیتانیوم خالص دارند  شرایط بهینه در این تحقیق که موجب حداقلشدن عرض ناحیه متاثر از حرارت میشود  در تنظیمات سرعت ههه  میلیمتر بر دقیقه  گاز کمکی خالص هلیوم  فاصله نازل  میلیمتر و توان   وات بهدست میآید  با توجه به تاثیر افزایش سرعت بر کاهش ناحیه متاثر از حرارت و عدم تاثیر افزایش توان بر افزایش این ناحیه برای تامین مقدار مشخص انرژی جداسازی  لارم  در برش ورقق نازک تیتانیوم خالص  استفاده از تنظیم توان بالا و سرعت بالا نسبت به تنظیم توان پایین و سرعت پایین ارجحیت دارد  بنابراین توصیه میشود از بیشترین سرعت دستگاه و توان متناسب استفاده شود  در صورتی که بیشترین سرعت و بیشترین توان دستگاه برای تامین انرژی جداسازی لازم کافی نباشد  آنگاه توصیه میشود که از بیشترین توان دستگاه و سرعت برش متناسب استفاده شود  مقایسه نتایج تحقیق کنونی با نتایج  تحقیقات نشان داد که با افزایش ضخامت میزان تاثیر توان بر ناحیه متاش از حرارت افزایش خواهد یافت؛ بنابراین با افزایش ضخامت پیشنهاد پیشین کمرنگ شده و توان نیز نقش مهمی بر عرض ناحیه متاثر از حرارت خواهد داشت  تغییرات سختی در حد فاصل لبه برش و فلز پایه رفتار سینوسی دارد که برآیند کاهش سختی ناشی از پدیده رشد دانه و افزایش سختی ناشی از تشکیل فازز مارتنزیت است  با حرکت از فلز پایه به سمت لبه برش  ابتدا سختی کمتر از فلز پایه و سپس بیشتر از فلز پایه میشود و در نزدیکی لبه برش دوباره کاهش مییابد  


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