توصيفگر ها :
جوشكاري اصطكاكي دوراني , بهينه سازي , اتصال غير مشابه فولاد-فولاد زنگ¬نزن , فولاد ساده كربني 1045 , فولاد زنگ¬نزن آستنيتي
چكيده فارسي :
هدف از پژوهش پيش رو، بررسي و بهينه¬سازي اتصال غير مشابه فولاد ساده كربني 1045 به فولاد زنگ¬نزن آستنيتي 310 با استفاده از فرايند جوشكاري اصطكاكي دوراني است. به دليل وجود متغيرهاي فراوان و به منظور صرفه¬جويي در هزينه¬ها، جوشكاري اصطكاكي اين دو فولاد با استفاده از روش طراحي آزمايش تاگوچي بهينه¬سازي شد. بدين منظور، ابتدا با استناد به پژوهش¬هاي پيشين و مشابه چندين آزمايش انجام شد و بر اساس معيار «هر چه سيگنال به نويز بيشتر، بهتر»، نمونه¬ي داراي بالاترين ميزان استحكام كششي به عنوان نمونه¬ي نزديك به شرايط بهينه انتخاب شد. رابطه¬اي مستقيم بين افزايش حرارت ورودي (افزايش فشار اصطكاكي، زمان اصطكاك و فشار فورج) و ميزان بيرون¬زدگي مشاهده شد. نمونه¬ي بهينه با استفاده از آرايه¬ي L9 روش تاگوچي انتخاب شد. شرايط بهينه شامل فشار اصطكاكي 100 مگاپاسكال، زمان اصطكاك 10 ثانيه و فشار فورج 110 مگاپاسكال بود. در اين پژوهش تنها نمونه¬ي متصل شده در شرايط بهينه بررسي ريزساختاري و خواص مكانيكي شد. ريزساختار فصل مشترك اتصال شامل فريت پرويوتكتوييد بود. در سمت فولاد ساده كربني 1045 منطقه TMAZ شامل دانه¬هاي رشد كرده و مقدار زيادي پرليت بود. با حركت به سمت HAZ ريزساختار ريزدانه¬تر و مقدار فريت بيشتر شد. در سمت فولاد زنگ¬نزن آستنيتي 310، ريزساختار به شكل مشابهي تغيير كرد. مقدار فريت دلتا در نواحي نزديك به فصل مشترك در قسمت كناري بيشتر از قسمت مركزي بود. استحكام كششي نمونه¬ي متصل شده در شرايط بهينه كمي بالاتر از 700 مگاپاسكال، تقريبا برابر با استحكام كششي فولاد زنگ¬نزن آستنيتي 310 و حدود 80 درصد استحكام كششي فولاد ساده كربني 1045 بود. محل شكست نمونه¬ي بهينه در فلز پايه فولاد زنگ¬نزن آستنيتي 310 بود. شكست رخ داده از نوع نرم بود و در سطح شكست ديمپل¬هاي فراوان مشاهده شد. بالاترين ميزان سختي در فصل مشترك اتصال (302 ويكرز) مشاهده شد كه برابر با سختي فولاد ساده كربني 1045 و نزديك به سختي فولاد زنگ¬نزن آستنيتي 310 (به ترتيب حدود 301 و 278 ويكرز) بود. كمترين مقدار سختي در منطقه¬ي متاثر از حرارت فولاد ساده كربني 1045 (به علت وجود فريت فراوان) و منطقه¬ي متاثر از حرارت فولاد زنگ¬نزن آستنيتي 310 (به علت رشد دانه) مشاهده شد. زاويه¬ي شكست در آزمون خمش حدود 22 درجه بود.
چكيده انگليسي :
The aim of this work was to evaluate and optimize rotational friction welding of AISI 1045 carbon steel to AISI 310 austenitic stainless steel. Due to numerous parameters of the welding process and to lower the costs of welding, Taguchi Method was used to optimize the friction welding process of these two steels. For this purpose, several experiments were conducted based on previous work, and based on the “the larger, the better” criteria, the sample with the highest tensile strength was chosen as the nearest sample to the optimized condition. It was observed that there was a direct relationship between increasing heat input, i.e., friction pressure, friction time, and upset pressure, and flash of specimens. Based on L9 array of Taguchi method, the optimized sample was selected. The optimized welding condition included 100 MPa friction pressure, 10 s friction time, and 110 MPa upset pressure. Proeutectoid ferrite was observed in the center of the optimized joint. On the AISI 1045 carbon steel side, grain growth and a considerable amount of pearlite was observed at TMAZ, and with moving towards HAZ, a finer structure and more ferrite were observed. The microstructural variation on the AISI 310 austenitic stainless steel side followed a similar trend. The amount of delta ferrite phase was higher at peripheral zones when compared to the central areas. The tensile strength of the sample welded at the optimized condition was slightly over 700 MPa, approximately equal to that of AISI 310 austenitic stainless steel and about 80% of that of AISI 1045 carbon steel. The failure was ductile and occurred at the heat-affected zone of AISI 310 austenitic stainless steel, and many dimples existed on the fracture surface. The highest level of hardness was measured at the weld interface (302 Hv), which was the same as that of AISI 1045 carbon steel and quite close to that of AISI 310 austenitic stainless steel (around 301 and 278 Hv, respectively). The lowest amount of hardness was observed at the heat-affected zone of AISI 1045 carbon steel, due to presence of so many ferrite, and heat-affected zone of AISI 310 austenitic stainless steel, due to noticeable grain growth. A bending angle of 22 degree was achieved during the bend test of the optimized specimen.
