انتخاب صفحه

فولادهای دوفازی دستهای از فولادهای پیشرفته با استحکام بالا هستند که به دلیل ویژگیهای منحصر به فردی که دارند در صنایع و به خصوص در مهندسی خودرو کاربرد بسیار دارند. در این پژوهش جوشکاری لیزر YAG:Nd پالسی فولاد دوفازی با 19/ 0 درصد کربن و 23/ 1 درصد وزنی منگنز مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا با استفاده از تکنیک تغییر دادن یک پارامتر و ثابت نگه داشتن سایر پارامترهای فرآیند تاثیر پارامترهای مختلف لیزر YAG:Nd مانند ولتاژ، فرکانس، قطر پرتو و پهنای پالس بر روی عمق و عرض جوش حاصل مورد بررسی قرار گرفته و میکرو سختی این فولاد در فلز جوش و منطقه متاثر از حرارت اندازهگیری شده است. مشاهده شد که با افزایش ولتاژ و فرکانس، عمق و عرض جوش افزایش پیدا میکند و با افزایش پهنای پالس عمق و عرض جوش تا یک میزان بیشینهای افزایش و سپس کاهش مییابد. همچنین با افزایش میزان قطر پرتو عرض جوش افزایش یافته ولی عمق جوش کاهش نشان داد. بررسی ریزساختار فلز جوش و منطقه متاثر از حرارتنیز به کمک میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ نوری حاکی از تشکیل کامل مارتنزیت در فلز جوش و رشد دانه در این منطقه بود. آزمون میکرو سختی سنجی ویکرز نشان داد که از مرکز جوش به سمت فلز پایه سختی کاهش پیدا میکند و در منطقه متاثر از حرارت افت قابل توجه سختی مشاهده شد. به منظور بررسی بیشتر خواص مکانیکی، خواص کششی جوش فولاد مورد مطالعه با نفوذ کامل بررسی شد. نمونههای جوشکاری شده به صورت عمود بر جهت کشش در مجاورت منطقه مذاب جوش دچار شکست شدند. در ادامه برای بررسی بیشتر تاثیر پارامترهای جوشکاری بر عرض، عمق و سختی جوشهای حاصل، از تکنیک طراحی آزمایشات برای تعیین رابطه بین متغیرهای جوشکاری و ابعاد جوشهای حاصل و سختی آنها استفاده شد و مدلهای ریاضی جهت پیش بینی تاثیر پارامترهای لیزر بر عمق، عرض و سختی جوشها به کمک نرم افزارهای Minitab و Expert Design به دست آورده شدند.
واژگان کلیدی: لیزر YAG:Nd پالسی، فولاد دوفازی، ریزساختار، خواص مکانیکی، ابعاد جوش، طراحی آزمایشات، Minitab، Expert Desig

فصل اول …………………………………………………………………………………………………….. 1
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..1

نیازهای روز افزون برای کاهش وزن وسایل نقلیه جهت بهینه سازی مصرف سوخت با حفظ ایمنی به علت استحکام محدود فولادهای معمولی، طراحان صنعت و بخصوص خودروسازان را با مشکلاتی مواجه کرده است. با افزایش سختی و استحکام فولادها، قابلیت شکل پذیری آنها کاهش مییابد. فولادهایی که شکل پذیری خوبی دارند معمولاً استحکام مطلوبی ندارند. فولادهای دوفازی راه حل مناسبی برای این مشکل هستند. در مقایسه با فولادهای با استحکام مشابه، این نوع فولاد شکل پذیری بهتری از خود نشان میدهد. فولادهای دو فازی خصوصیات منحصر به فردی دارند؛ از جمله عدم وجود نقطه تسلیم در نمودار تنش- کرنش، نسبت پایین استحکام تسلیمی به استحکام کششی، نرخ بالای کارسختی و افزایش طول یکنواخت زیاد. دو ویژگی اخیر نمایانگر شکل پذیری بسیار خوب به همراه استحکام کششی بالای این نوع فولادهاست که آنها را بخصوص در صنایع خودرو سازی برای کاهش وزن و در نتیجه کاهش مصرف سوخت مناسب ساخته است. شکل پذیری فولادهای دو فازی با فولادهای معمولی که در صنایع خودرو مورد استفاده قرار می- گیرند متفاوت است. در ریزساختار فولاد دو فازی ذرات سخت فازهای مارتنزیت یا باینیت در زمینه نرم فریت قرار گرفتهاند. از این رو فاز نرم فریت زمینه ساز شکل پذیری مناسب بوده و فاز سخت مارتنزیت(یا باینیت) سختی و استحکام مناسب را برای این نوع فولادها تامین میکند.نسبت استحکام کششی به استحکام تسلیمی فولادهای دو فازی نسبت به فولادهای کم آلیاژی استحکام بالا نیز بیشتر است. رفتار کارسختی بالای این فولادها نشان از شکل پذیری بهتر آنها داشته و باعث شده است در اجزاء خودروها کارایی مناسبی در شرایط برخورد و ضربه از خود نشان دهند. تحقیقاتی که تاکنون بر روی جوشکاری فولادهای دو فازی انجام شده بیشتر بر روی روشهای جوشکاری مقاومتی نقطهای، جوشکاری قوسی و جوشکاری انفجاری بوده است و به جوشکاری لیزری این فولادها توجه چندانی نشده است. در پژوهش حاضر جوشکاری لیزر YAG:Nd پالسی فولاد دوفازی مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل دوم به مقدمه ای در باره سیستمهای لیزری،اجزا و مکانیزم عملکرد آنها و همچنین انواع پرکاربرد آنها در حیطه صنعت و بخصوص جوشکاری پرداخته شده است. در ادامه این فصل فولادهای پیشرفته و فولادهای دوفازی و انواع آنها، نحوه تولید، ریزساختار و خواص مکانیکی آنها مورد بررسی قرار گرفته است. در این فصل همچنین به تحقیقاتی که در زمینه جوشکاری لیزری فولادهای دوفازی انجام شده اشاره گردیده و نتایج کارپژوهشگران مورد مطالعه قرار گرفته است. در فصل سوم به نحوه و مراحل اجرایی پایان نامه پرداخته شده و یک نقشه کلی از ابتدا تا انتهای کار ارائه شده است. در فصل چهارم که نتیجهگیری و بحث در مورد نتایج گنجانده شده است، در ابتدا تاثیر متغیرهای فرآیند جوشکاری بر ابعاد جوشهای حاصل مورد مطالعه قرار گرفته و همچنین ریزساختار جوش به کمک میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی بررسی شده و نتایج حاصل مورد بحث قرار گرفته است.جهت بررسی رفتار مکانیکی جوشهای انجام شده تحت شرایط مختلف جوشکاری، آزمونهای کشش و میکروسختی ویکرز بر روی جوشها انجام داده شد و سپس به بررسی مقطع شکست پرداخته شد.در ادامه این فصل جهت بررسی بیشتر تاثیر متغیرهای جوشکاری لیزر بر فولاد دوفازی مورد مطالعه،از تکنیک طراحی آزمایشات جهت تعیین تاثیر متغیرهای ورودی شامل ولتاژ، فرکانس، پهنای پالس و  قطر پرتو لیزر بر متغیرهای پاسخ که شامل ابعاد و سختی جوشهای حاصل است استفاده شده است و روابط ریاضی آنها استخراج و ارائه شده است. در فصل پنجم نیز نتایج این کار تحقیقاتی و پیشنهاداتی ارائه شده است.

نمونه کشش جوش (الف) موازی با جهت کشش (ب) عمود بر جهت کشش

نمونه کشش جوش (الف) موازی با جهت کشش (ب) عمود بر جهت کشش

فصل دوم …………………………………………………………………………………………………… 4
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..5

‫در اﯾﻦ ﻓﺼﻞ اﺑﺘﺪا ﻣﺎﻫﯿﺖ ﻧﻮر ﻟﯿﺰر و وﯾﮋﮔﯽﻫﺎی آن ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺳﭙﺲ ﺑﻪ ﻣﮑﺎﻧﯿﺰم ﻋﻤﻞ‫ﻟﯿﺰرﻫﺎ ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. در اداﻣﻪ ﺑﻪ اﺻﻮل ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﺟﻮﺷﮑﺎری ﻟﯿﺰر ﺗﻮﺟﻪ ﺷﺪه و ﮐﺎرﺑﺮد ﺟﻮﺷﮑﺎری‫ﻟﯿﺰر ﺑﺮای ﻣﻘﺎﺻﺪ ﺻﻨﻌﺘﯽ ﻣﻮرد ارزﯾﺎﺑﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻟﯿﺰرﻫﺎی ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮای ﺟﻮﺷﮑﺎری و‫ﻣﮑﺎﻧﯿﺰم ﻋﻤﻞ ﻟﯿﺰرﻫﺎی ﺟﺎﻣﺪ، ﮔﺎزی و دﯾﻮد ﻟﯿﺰرﻫﺎ و ﻣﮑﺎﻧﯿﺰم ﻋﻤﻞ و ﺗﻔﺎوتﻫﺎ و ﻗﺎﺑﻠﯿﺖﻫﺎی ﻫﺮﮐﺪام‫ﮔﻨﺠﺎﻧﺪه ﺷﺪه اﺳﺖ و در ﺑﺨﺶ ﻫﺎی ﭘﺎﯾﺎﻧﯽ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻟﯿﺰر ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎی ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﺟﻮﺷﮑﺎری ﺑﺎ ﭘﺮ ﺗﻮ ﻟﯿﺰر،‫ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت ﺟﻮش ﻫﺎی ﺣﺎﺻﻞ از ﺟﻮﺷﮑﺎری ﻟﯿﺰر و ﮐﺎرﺑﺮد ﻋﻤﺪه آن ﺑﺮای ﻓﻠﺰات ﭘﺮﮐﺎرﺑﺮد ﺻﻨﻌﺘﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ‫ﻓﻮﻻدﻫﺎ، ﺗﯿﺘﺎﻧﯿﻮم و آﻟﻮﻣﯿﻨﯿﻮم و آﻟﯿﺎژﻫﺎی آﻧﻬﺎ ﻣﻮرد ﺑﺤﺚ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. در اداﻣﻪ ﻗﺴﻤﺖﻫﺎی اﯾﻦ‫ﻓﺼﻞ ﺑﻪ ﻓﻮﻻدﻫﺎی دوﻓﺎزی ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ، اﻧﻮاع ﻓﻮﻻدﻫﺎی دوﻓﺎزی، روشﻫﺎی ﺗﻮﻟﯿﺪ آﻧﻬﺎ و ﻣﮑﺎﻧﯿﮏ‫اﯾﻦ ﻓﻮﻻدﻫﺎ ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪاﻧﺪ. در ﺧﺎﺗﻤﻪ ﻓﺼﻞ ﺑﻪ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎﺗﯽ ﮐﻪ ﺗﺎﮐﻨﻮن ﺑﺮ روی رﯾﺰﺳﺎﺧﺘﺎر و ﺧﻮاص ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﻓﻮﻻدﻫﺎی دوﻓﺎزی اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺷﺎره ﺷﺪه اﺳﺖ.
2- 1 فرآیند جوشکاری با پرتو لیزر ……………………………………………………………………………5
2-2- لیزر………………………………………………………………………………………………………. 5
2-3 اصول فرآیند جوشکاری با پرتو لیزر …………………………………………………………………….9
2-4 موارد کاربرد جوشکاری با لیزر ………………………………………………………………………. 10
2-5 لیزرهای مناسب برای جوشکاری…………………………………………………………………. . 11

‫ﻟﯿﺰرﻫﺎی ﺻﻨﻌﺘﯽ ﮐﻪ در ﺟﻮﺷﮑﺎری و ﺑﺮﺷﮑﺎری ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﻣﯽﮔﯿﺮﻧﺪ ﺑﻪ دو دﺳﺘﻪ اﺻﻠﯽ‫ﺗﻘﺴﯿﻢ ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ:
‫ـ ﻟﯿﺰر ﺣﺎﻟﺖ ﺟﺎﻣﺪ
‫ـ ﻟﯿﺰر ﮔﺎزی
‫ﺗﻔﺎوت اﺻﻠﯽ اﯾﻦ دو ﻟﯿﺰر در ﻣﺎده ﺗﻮﻟﯿﺪ ﮐﻨﻨﺪه ﭘﺮﺗﻮ ﻟﯿﺰر آﻧﻬﺎ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ.
2-5- 1 لیزر حالت جامد…………………………………………………………………………………….. 11
1-5- 1- 1 لیزر یاقوت……………………………………………………………………………………….. 11
2-5- 1- 2 لیزر شیشه نئودایمیوم………………………………………………………………………….. 11
1-5- 1- 3 لیزر سنگ آذرین ایتریوم آلومینیم حاوی نئودایمیوم(YAG:Nd) …………..ا………………..12
2-5- 2 لیزرهای گازی……………………………………………………………………………………….12
2-5- 3 دیود لیزرها …………………………………………………………………………………………….14
2-6 متغیرهای فرآیند جوشکاری با لیزر ……………………………………………………………………..15
2-6-1 توان پرتو لیزر ………………………………………………………………………………………….15
2-6-2 قطر پرتو لیزر …………………………………………………………………………………………..16
2-6-3 قابلیت جذب پرتو ………………………………………………………………………………………16

‫راﻧﺪﻣﺎن ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﺟﻮﺷﮑﺎری ﻟﯿﺰر ﺑﻪ ﻣﯿﺰان ﺟﺬب اﻧﺮژی ﭘﺮﺗﻮ ﺗﻮﺳﻂ ﻗﻄﻌﻪ ﮐﺎر ﺑﺴﺘﮕﯽ دارد. ﺟﺬب‫ﭘﺮﺗﻮ ﻣﺎدون ﻗﺮﻣﺰ ﺗﻮﺳﻂ ﻓﻠﺰات ﺗﺎ ﺣﺪ زﯾﺎ دی ﺑﻪ ﺟﺬب ﻫﺪاﯾﺘﯽ ﺗﻮﺳﻂ اﻟﮑﺘﺮونﻫﺎی آزاد واﺑﺴﺘﻪ اﺳﺖ.ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﺟﺬب ﺗﺎﺑﻌﯽ از ﻣﻘﺎوﻣﺖ اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ ﻣﺎده اﺳﺖ و ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه ﮐﻪ ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ ﺟﺬر ﻣﻘﺎوﻣﺖ اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﻣﻌﺎدﻻت ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه واﺑﺴﺘﻪ ﺑﻪ دﻣﺎ ﺗﻨﻬﺎ ﺑﺮای ﺳﻄﻮح ﻋﺎری از اﮐﺴﯿﺪ و ﮔﺮم ﺷﺪه در ﺧﻼء اﻋﺘﺒﺎر دارﻧﺪ. وﺟﻮد ﻻﯾﻪ اﮐﺴﯿﺪی ﺟﺬب را ﺑﻬﺒﻮد ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﺨﺸﯿﺪ. اﯾﻦ ﻣﻮﺿﻮع ﺑﻪ وﯾﮋه در ﻣﻮرد ورقﻫﺎی ﻧﺎزک ﺑﺴﯿﺎر ﺣﺎﺋﺰ اﻫﻤﯿﺖ اﺳﺖ. در ﻣﻮرد اﯾﻦ ورقﻫﺎ وﻗﺘﯽ ﻗﻄﺮ ﻧﻘﻄﻪ ﺟﻮش ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺿﺨﺎﻣﺖ ورق ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪ ﺑﺎﺷﺪ و ﯾﺎ ﺗﻮان ﻟﯿﺰر ﺑﺮای ﺑﻪ ﺟﻮش آو ردن ﻓﻠﺰ ﮐﺎﻓﯽ ﻧﺒﺎﺷﺪ از ﺟﻮﺷﮑﺎری ﻣﺤﺪود ﺑ ‫رﺳﺎﻧﺎﯾﯽ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﺷﻮد. اﯾﻦ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﺑﺮای ورقﻫﺎﯾﯽ ﺑﺎ ﺿﺨﺎﻣﺖ ﮐﻤﺘﺮ از 5/0 ﻣﯿﻠﯽ ﻣﺘﺮ ﻣﻨﺎﺳ ‫ﺗﺸﺨﯿﺺ داده ﺷﺪه اﺳﺖ.
2-6-4 سرعت جوشکاری ………………………………………………………………………………………17
2-6-5 گاز محافظ ………………………………………………………………………………………………17
2-7 استفاده از لیزرهای توان پایین در جوشکاری ………………………………………………………….17
2-8 خصوصیات جوش و کاربرد برای مواد مختلف ……………………………………………………………19
2-8- 1 جوشکاری فولادها …………………………………………………………………………………….19
2-8- 2 جوشکاری آلومینیم و آلیاژهای آن …………………………………………………………………. 20
2-8- 3 جوشکاری تیتانیم و آلیاژهای آن …………………………………………………………………… 20
2-9 فولادهای دوفازی ………………………………………………………………………………………. 21
2- 10 تاریخچه و خصوصیات فولادهای دوفازی ……………………………………………………………..23
2- 11 انواع فولادهای دوفازی ………………………………………………………………………………..24
2- 11- 1 فولادهای دوفازی فریتی-مارتنزیتی ……………………………………………………………..24
2- 11-2 فولادهای دوفازی فریتی-باینیتی ………………………………………………………………..25
2-12 روشهای تولید فولادهای دوفازی ……………………………………………………………………..25
2-12- 1 مسیر آنیل میان بحرانی ………………………………………………………………………………26
2-12-2 روش کوئنچ میانی(آنیل پلهای) ……………………………………………………………………….27
2-12-3 مسیر کوئنچ پلهای(آنیل پیوسته) ……………………………………………………………………..27
2-12-4 تولید فولادهای دوفازی به وسیله نورد گرم ………………………………………………………….28
2-13 تاثیر عناصر آلیاژی بر خواص فولادهای دوفازی ………………………………………………………….29
2-14 خواص مکانیکی فولادهای دوفازی ………………………………………………………………………. 30
2-14- 1 خواص کششی ……………………………………………………………………………………….. 30
2-14- 1-1 تاثیر کسر حجمی مارتنزیت بر خواص کششی فولادهای دوفازی …………………………….. 31
2-14- 1-2 نسبت استحکام تسلیم به استحکام کششی …………………………………………………. 31
2-15 جوشکاری لیزر فولاد دوفازی و ریزساختار و خصوصیات مکانیکی ……………………………………….33
2-15- 1 بررسی سختی نمونههای جوشکاری شده و ریزساختار آنها ……………………………………..34
2-15-2 آزمون کشش و استحکام جوشها …………………………………………………………………….35
2-16 جوشکاری ورقهای با ضخامت مختلف ………………………………………………………………………36
2-7 1 مقدمه ای بر طراحی آزمایشات …………………………………………………………………………….. 40
2-8 1 راهبرد طراحی آزمایشات …………………………………………………………………………………… 41

نمونه پس از آزمون

نمونه پس از آزمون

فصل سوم ………………………………………………………………………………………………………. 43
مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………..44

‫در اﯾﻦ ﻓﺼﻞ ﺑﻪ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﮐﻠﯽ اﻧﺠﺎم آزﻣﺎﯾﺸﺎت ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ و ﻧﻘﺸﻪ ﮐﻠﯽ از روﻧﺪ ﭘﯿﺸﺮﻓﺖ اراﺋﻪ‫ﺷﺪه اﺳﺖ. آﻣﺎده ﺳﺎزی ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎی اوﻟﯿﻪ، ﺗﻌﯿﻦ ﺗﺮﮐﯿﺐ ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ و ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎی ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺣﺮارﺗﯽ، ﺗﻬﯿﻪ‫ﻓﻮﻻد دوﻓﺎزی از ﻃﺮﯾﻖ ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺣﺮارﺗﯽ، ﻃﺮاﺣﯽ آزﻣﺎﯾﺸﺎت و اﻧﺠﺎم ﺟﻮﺷﮑﺎری ﻟﯿﺰر ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎ ﻣﺮاﺣﻠﯽ‫اﺳﺖ ﮐﻪ در اﯾﻦ ﻓﺼﻞ ﺑﻪ اﺧﺘﺼﺎر ﺑﻪ آﻧﻬﺎ ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﭘﺲ از ﺟﻮﺷﮑﺎری ﻟﯿﺰر ﻧﯿﺰ آﻣﺎده ﺳﺎزی‫ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎ ﺟﻬﺖ ﻣﺘﺎﻟﻮﮔﺮاﻓﯽ و آزﻣﺎﯾﺸﺎت ﻣﮑﺎ ﻧﯿﮑﯽ ﻧﯿﺰ در اﯾﻦ ﻓﺼﻞ ﮔﻨﺠﺎﻧﺪه ﺷﺪه اﺳﺖ.

3- 1 تهیه فولاد اولیه ………………………………………………………………………………………………44
3-2 آنالیز ترکیب شیمیایی ………………………………………………………………………………………..44
3-3 نمونههای اولیه ……………………………………………………………………………………………….45
3-4 عملیات حرارتی نمونهها ………………………………………………………………………………………45
3-5 طراحی آزمایشات …………………………………………………………………………………………….48
3-6 جوشکاری لیزر ……………………………………………………………………………………………….48
3-7 آماده سازی نمونه ها …………………………………………………………………………………………. 50
3-8 متالوگرافی نمونه ها …………………………………………………………………………………………… 50
3-9 اندازهگیری ابعاد جوش ………………………………………………………………………………………. 51
3-9- 1 الگوی اندازهگیری ابعاد جوشها ……………………………………………………………………….. 51
3- 10 بررسیهای میکروسکوپی …………………………………………………………………………………… 51
3- 11 آزمون ریز سختی سنجی ویکرز …………………………………………………………………………….52
3-12 آزمون کشش ……………………………………………………………………………………………….52
فصل چهارم …………………………………………………………………………………………………….. 54
4- 1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………..55

‫در اﯾﻦ ﻓﺼﻞ اﺑﺘﺪا ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺟﻮﺷﮑﺎری ﻟﯿﺰر ﻣﺎﻧﻨﺪ وﻟﺘﺎژ، ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ، ﻗﻄﺮ ﭘﺮﺗﻮ و‫ﭘﻬﻨﺎی ﭘﺎﻟﺲ ﺑﺮ اﺑﻌﺎد ﺟﻮشﻫﺎی ﺣﺎﺻﻞ ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺳﭙﺲ رﯾﺰﺳﺎﺧﺘﺎر ﺟﻮشﻫﺎ و رﻓﺘﺎر ﺳﺨﺘﯽ‫ﻓﻮﻻد ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. در اداﻣﻪ وﯾﮋﮔﯽ ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎی ﺟﻮﺷﮑﺎری ﺷﺪه ﺑﻪ ﮐﻤﮏ‫آزﻣﻮن ﮐﺸﺶ ﺑﺮرﺳﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ و ﺳﭙﺲ اﻧﺠﺎم آزﻣﺎﯾﺸﺎت ﺑﻪ ﮐﻤﮏ ﻃﺮاﺣﯽ آزﻣﺎﯾﺸﺎت از ﺳﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه‫اﺳﺖ.
4-2 تاثیر متغیرهای فرآیند بر ابعاد جوش …………………………………………………………………………55
4-2- 1 تاثیر مقدار ولتاژ بر عرض و عمق نفوذ جوش …………………………………………………………..55
4-2- 2 تاثیر مقدار فرکانس بر عرض و عمق نفوذ جوش ……………………………………………………56
4-2- 3 تاثیر اندازه قطر پرتو بر عرض و عمق نفوذ جوش ……………………………………………………….57
4-2- 4 تاثیر پهنای پالس بر روی عرض و عمق نفوذ جوش …………………………………………………….58
4-3 بررسی ریزساختار جوش ……………………………………………………………………………………..59
4-4 بررسی تاثیر جوشکاری بر میزان سختی فولاد دوفازی ………………………………………………….. 61
4-5 بررسی رفتار مکانیکی فولاد دوفازی به وسیله آزمون کشش ……………………………………………..63
4-5- 1 بررسی مقاطع شکست ………………………………………………………………………………….74
4-6 طراحی و انجام آزمایشات …………………………………………………………………………………….75
4-6-1 انجام آزمایشات ………………………………………………………………………………………..76
4-6-2 انتخاب مدلها ………………………………………………………………………………………….76
4-6-2- 1 متغیر پاسخ اول ………………………………………………………………………………….79
4-6-2-2 متغیر پاسخ دوم ………………………………………………………………………………….85
4-6-2-3 متغیر پاسخ سوم ………………………………………………………………………………… 90
فصل پنجم ……………………………………………………………………………………………………… 93
نتیجه گیری ……………………………………………………………………………………………………. 94
پیشنهادات …………………………………………………………………………………………………….. 95
منابع و مراجع ……………………………………………………………………………………………………96

دستگاه جوش واجزای آن

دستگاه جوش واجزای آن

فهرست جداول
جدول2-1 نتایج آزمون کشش فولاد دوفازی DP980 ……………….ا………………………………………..35
جدول2-2 نتایج حاصل از آزمون کشش نمونههای جوشکاری شده ………………………………………..36
جدول3-1 آنالیز ترکیب شیمیایی فولاد مورد استفاده ………………………………………………………44
جدول3-4 ویژگیهای لیزر مورد استفاده 1 ……………………………………………………………………..48
جدول3-5 ویژگیهای لیزر مورد استفاده 2 ………………………………………………………………………49
جدول 3- 2 ماتریس طراحی متغیرهای آزمایش و سطوح آنها ……………………………………………….49
جدول 3- 3 متغیرهای آزمایش و سطوح تغییرات آنها ………………………………………………………. 51
جدول 4- 1 پارامترهای مورد استفاده در جوشکاری نمونههای با نفوذ کامل برای آزمون کشش …………63
جدول 4- 2 متغیرهای آزمایش و سطوح تغییرات آنها …………………………………………………………….75
جدول 4- 3 ماتریس طراحی آزمایشات …………………………………………………………………………..77
جدول 4- 4 نتایج حاصل از انجام آزمایشات …………………………………………………………………….78
جدول 4- 5 مدلهای مختلف برای بررسی تاثیر عوامل ……………………………………………………….79
جدول 4- 6 خلاصه مدل کلی قبل از آزمون کردن فرضیات برای متغیر پاسخ اول …………………………. 80
جدول 4- 7 آنالیز واریانس و برازاندن بهترین مدل برای متغیر پاسخ اول ……………………………………. 81
جدول 4- 8 آزمون معنی داربودن پارامترهای مدل برای متغیر پاسخ اول …………………………………… 81
جدول 4- 9 تحلیل رگرسیون برای تعیین ضرایب متغیر پاسخ اول ………………………………………….. 81
جدول 4- 10 آنالیز واریانس و برازاندن بهترین مدل برای متغیر پاسخ دوم ………………………………….86
جدول 4- 11 آزمون معنی داربودن پارامترهای مدل برای متغیر پاسخ دوم ………………………………….86
جدول 4- 12 آنالیز واریانس و برازش بهترین مدل برای متغیر پاسخ سوم …………………………………… 90
جدول 4- 13 آزمون معنی داربودن پارامترهای مدل برای متغیر پاسخ سوم ………………………………… 90
فهرست اشکال

شکل 2- 1 نور همدوس و نور غیر همدوس ……………………………………………………………………..6
شکل 2- 2 اجزای اصلی لیزر ساده ………………………………………………………………………………..7
شکل 2- 3 ایجاد یک پرتو لیزر قوی ………………………………………………………………………………….7
شکل 2- 4 بازتاب فوتونها توسط آینه به منظور افزایش مسیر و در نتیجه افزایش توان پرتو لیزر ……………..8
شکل 2- 5 مقطع وضعیتهای اصلی پرتو لیزر …………………………………………………………………………8
شکل 2- 6 یاتاقان های هیدرولیکی قسمت جلو برنده موشک که با اشعه لیزر جوشکاری می شود. …………. 10
شکل 2- 7 طرح شماتیک لیزر YAG:Nd …………………….ا…………………………………………………….13
شکل 2- 8 طرح شماتیک لیزر CO2 ……………………………..ا…………………………………………………14
شکل 2- 9 تاثیر توان پرتو بر عمق نفوذ با سرعت های مختلف جوشکاری در فولاد 304 …………………….16
شکل2-10 ارتباط بین استحکام تسلیم و تغییر طول نهایی برای انواع فولادها ………………………………22
شکل2-11 ارتباط بین استحکام کششی نهایی و تغییر طول نهاییبرای انواع فولادها ………………………..22
شکل2-12 مقادیر مختلف n بر حسب کرنش برای فولادهای 600/ 350 DP و 450/ 350 HSLA …..ا………23
شکل2-13 نمونهای از ریزساختار فولادهای دو فازی فریتی- مارتنزیتی ………………………………………..24
شکل 2- 14 نمونهای از ریز ساختار فولاد دو فازی فریتی-باینیتی ………………………………………………25
شکل 2- 15 مسیر آنیل میان بحرانی برای تولید فولادهای دوفازی به کمک عملیات حرارتی ……………….26
شکل 2- 16 مسیر کوئنچ میانی برای تولید فولادهای دوفازی به کمک عملیات حرارتی ……………………..27
شکل2-17 مسیر کوئنچ پلهای برای تولید فولادهای دوفازی به کمک عملیات حرارتی ……………………..28
شکل2-18 نمودار تنش-کرنش برای انواع فولادهای دوفازی و فولاد نرم ……………………………………. 31
شکل2-19 ارتباط بین کسر حجمی مارتنزیت و تنش تسلیم فولادهای دوفازی …………………………….32
شکل2-20 تاثیر اندازه دانه فریت و درصد حجمی مارتنزیت بر نسبت استحکام ت فولادهای دوفازی ……….33
شکل2-21 ریزساختار فولاد DP980 بررسی شده توسط Xia و همکاران ………………………………………33
شکل 2- 22 پروفیل سختی سطح مقطع نمونههای جوشکاری شده با لیزر YAG:Nd …………ا………….34
شکل2-23 پروفیل سختی سطح مقطع نمونههای جوشکاری شده با دیود لیزر ……………………………..34
شکل 2- 24 نمودار تنش-کرنش فولاد دوفازی DP980 ……….ا…………………………………………………….35
شکل2-25 مقایسه استحکام مناطق مختلف نمونههای جوشکاری شده با روش لیزر ………………………..36
شکل 2- 26 ریزساختار فلز پایه فولاد DP980 ……….ا……………………………………………………………37
شکل2-27 پروفیل سختی برای فولاد جوشکاری شده DP980 با سرعت min/m 1 ………….ا………………38
شکل2-28پروفیل سختی برای فولاد جوشکاری شده DP980 با سرعتهای مختلف …………………………..38
شکل 2- 29 استحکام بر حسب کرنش برای نمونههای تحت آزمون کششی افقی و عمود بر خط جوش …..39
شکل2-30 نمونه جوشکاری شده قرار گرفته تحت آزمون کشش عمود بر خط جوش…………………………39
شکل2-31 نمونه جوشکاری شده قرار گرفته تحت آزمون کشش موازی با خط جوش ……………………… 40
شکل 3- 1ریز ساختار فلز پایه با استفاده از میکروسکوپ نوری قبل از عملیات حرارتی ………………………45
شکل 3- 2 کوره موفلی مورد استفاده برای عملیات حرارتی نمونهها ………………………………………….45
شکل3-3 مسیر نرمالیزاسیون و آنیل میان بحرانی برای تولید فولادهای دوفازی به کمک عملیات حرارتی ….46
شکل 3- 4 محلول آماده شده برای پوشش دهی سطحی نمونهها ……………………………………………47
شکل 3- 5 ریز ساختار فلز پایه با استفاده از میکروسکوپ نوری بعد از عملیات حرارتی………………………47
شکل3-6 تصویر دستگاه جوش لیزر 2 و اجزاء آن ………………………………………………………………… 50
شکل3-7 الگوی اندازهگیری عمق نفوذ(D) و عرض(W) جوشها ………………………………………………..52
شکل3-8 ابعاد و دستگاه آزمون کشش نمونهها ………………………………………………………………….52
شکل 3- 9 نمونههای کشش آماده شده جوشکاری شده …………………………………………………….53
شکل 3- 10 نمونههای کشش آزمون شده جوشکاری شده …………………………………………………53
شکل4-1 تاثیر مقدار ولتاژ بر عرض و عمق نفوذ جوش …………………………………………………………..56
شکل4-2 نیمه سطح مقطع نمونههای جوشکاری شده با افزایش ولتاژ ………………………………………56
شکل 4- 3 پاشش حوضچه در ولتاژ بالا ……………………………………………………………………………56
شکل 4- 4 تاثیر مقدار فرکانس بر عرض و عمق نفوذ جوش …………………………………………………….57
شکل 4- 5 نیمه سطح مقطع نمونههای جوشکاری شده با افزایش فرکانس ………………………………….57
شکل 4- 6 تاثیر مقدار قطر پرتو بر عرض و عمق نفوذ جوش ………………………………………………………58
شکل 4- 7 نیمه سطح مقطع نمونههای جوشکاری شده با افزایش قطر پرتو …………………………………58
شکل 4- 8 تاثیر مقدار پهنای پالس بر عرض و عمق نفوذ جوش …………………………………………………….59
شکل 4- 9 نیمه سطح مقطع نمونههای جوشکاری شده با افزایش پهنای پالس ……………………………..59
شکل 4- 10 تصویر SEM از فلز جوش و تشکیل مارتنزیت کامل …………………………………………………… 60
شکل 4- 11 تصویر میکروسکوپ نوری نشان دهنده رشد دانه در HAZ ………………………….ا…………… 60
شکل 4- 12 تصویر SEM نشان دهنده رشد دانه در HAZ …………………….ا…………………………………58
شکل 4- 13 الگوی اندازهگیری نقاط موجود بر پروفیل سختی نمونهها ……………………………………… 61
شکل 4- 14 پروفیل سختی در مقطع فولاد دو فازی جوشکاری شده ……………………………………….. 62
شکل 4- 15 نمونه کشش جوش (الف) موازی با جهت کشش (ب) عمود بر جهت کشش ………………… 64
شکل 4- 16 نمودار تنش-کرنش فلز پایه …………………………………………………………………………. 65
شکل 4- 17 نمودار توان بر حسب زمان برای لیزرهای پالسی و محاسبه انرژی پالس …………………… 65
شکل 4- 18 نمودار تنش-کرنش نمونه a- 1 ……………………….ا……………………………………….. 66
شکل 4- 19 نمودار تنش-کرنش نمونه b- 1 …………………………ا……………………………………… 66
شکل 4- 20 نمودار تنش-کرنش نمونه c- 1 …………………………ا………………………………………67
شکل 4- 21 نمودار تنش-کرنش نمونه a-2 ………………………….ا……………………………………..67
شکل 4- 22 نمودار تنش-کرنش نمونه c-2 ………………………….ا……………………………………..67
شکل 4- 23 نمودار تنش-کرنش نمونه b- 3 ………………………….ا…………………………………….68
شکل 4- 24 نمودار تنش-کرنش نمونه c-3 ………………………….ا……………………………………..68
شکل 4- 25 نمودار تنش-کرنش نمونه a-4 ……………………..ا………………………………………….68
شکل 4- 26 نمودار تنش-کرنش نمونه b- 4 ………………………ا………………………………………… 69
شکل 4- 27 نمودار تنش-کرنش نمونه c-4 ……………………….ا……………………………………….. 69
شکل4-28 نمونههای جوشکاری شده پس از آزمون کشش ………………………………………………… 70
شکل 4- 29 تصویر SEM از محل شکست نمونههای گروه 1 قبل از آزمون کشش …………………………72
شکل 4- 30 تصویر SEM از محل شکست نمونههای گروه 2 قبل از آزمون کشش …………………………72
شکل 4- 31 تصویر میکروسکوپ نوری نمونه حوضچه جوش گروه 3 ………………………………………..73
شکل 4- 32 تصویر میکروسکوپ نوری نمونه حوضچه جوش گروه 4 ………………………………………..74
شکل 4- 33 تصویر SEM از مقطع شکست نمونه جوشکاری شده نمایانگر وجود حفره در محل شکست …..74
شکل 4- 34 تصویر SEM و مشاهده حفره و شکست نرم با بزرگ نمایی بالاتر ……………………………..75
شکل 4- 35 ارتباط بین متغیر پاسخ اول و متغیر مستقل اول ……………………………………………….82
شکل 4- 36 ارتباط بین متغیر پاسخ اول و متغیر مستقل دوم ……………………………………………….83
شکل 4- 37 ارتباط بین متغیر پاسخ اول و متغیر مستقل سوم ………………………………………………83
شکل 4- 38 ارتباط بین متغیر پاسخ اول و متغیر مستقل چهارم …………………………………………….83
شکل 4- 39 مقادیر واقعی در مقابل مقادیر پیش بینی شده توسط مدل برای متغیر مستقل اول …………….84
شکل 4- 40 توزیع غیرنرمال خطاها برای متغیر پاسخ اول …………………………………………………..85
شکل 4- 41 ارتباط بین متغیر پاسخ دوم و متغیر مستقل اول ……………………………………………….87
شکل 4- 42 ارتباط بین متغیر پاسخ دوم و متغیر مستقل دوم ………………………………………………87
شکل 4- 43 ارتباط بین متغیر پاسخ دوم و متغیر مستقل سوم ………………………………………………88
شکل 4- 44 ارتباط بین متغیر پاسخ دوم و متغیر مستقل چهارم ……………………………………………88
شکل 4- 45 مقادیر واقعی در مقابل مقادیر پیش بینی شده توسط مدل برای متغیر مستقل دوم ……………89
شکل 4- 46 توزیع غیرنرمال خطاها برای متغیر پاسخ دوم …………………………………………………..89
شکل4-47 ارتباط بین متغیر پاسخ سوم و متغیر مستقل اول ………………………………………………. 91
شکل 4- 48 مقادیر واقعی در مقابل مقادیر پیش بینی شده توسط مدل برای متغیر مستقل سوم ……. 91
شکل 4- 49 توزیع غیرنرمال خطاها برای متغیر پاسخ سوم ………………………………………………….92

Abstract

Dual phase steels are a group of advanced high strength steels that have recently gained popularity in industries such as Automotive engineering due to their specific characteristics. In this work, Nd:YAG laser welding of dual phase steel with 0.19% carbon and 1.23% wt. manganese is studied. A pulsed Nd:YAG laser is used as a laser source. The effect of laser welding parameters such as voltage, frequency, beam diameter and pulse duration on the weld depth and width is investigated. Weld and heat affected zone hardness behavior of the welds is also studied. It was found that increasing the voltage and frequency increases both weld depth and width. It was also discovered that increase in pulse duration causes increase and then a decrease in both weld depth and width. Increase in beam diameter had an opposing effect of increasing the weld width but decreasing the weld depth microstructure studies showed formation of martensite in the weld fusion zone and coarse grains in the HAZ. Also microhardness tests showed that from weld center line to base metal direction the hardness decreased and in the HAZ a drop of hardness was observed. To investigation the tensile properties of the welded steel, full penetration welds were obtained. All of the welded samples showed tensile strengths lower than the base metal The transverse welded sample were fractured at the next to the fusion zone. To have deeper design experiments technique was employed for development of mathematical model to predict the effect of laser process parameters on weld width, depth and hardness using the Design Expert and Minitab softwares



 مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان