دانشکده فنی مهندسی

گروه آموزشی مواد

 

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مواد و متالورژی

 

عنوان:

بررسی حساسیت به ترک انجمادی  در جوشکاری لیزر پالسی Nd:YAG آلومینیوم 2024 با استفاده از سیم پرکن Al 4043

 

اساتید راهنما:

دکتر محسن شیخی

دکتر یوسف مظاهری رودبالی

 

اساتید مشاور:

دکتر فرشید مالک قائینی

دکتر محمد جواد ترکمنی

 

نگارش:

میلاد سعدی پور

 

یک‌شنبه 07/07/1398 ساعت 30/15

آمفی تئاتر دانشکده مهندسی

 

Bu-Ali Sina University

 

Faculty of Engineering

Department of Metallurgy Engineering

 

Thesis submitted for Master of Science in Metallurgy Engineering

 

Title

The Investiagation of Solidification Cracking Susceptibility in Pulsed Nd:YAG laser welding of 2024 Aluminum alloy using Al4043 filler wire

 

Supervisors:

Mohsen sheikhi (Ph .D)

Yousef Mazaheri Roudbali (Ph .D)

 

Advisors

Farshid Malek Ghaini (Ph .D)

Mohammad Javad Torkamani (Ph .D)

 

By:

Milad Sadipour

 

September, 29, 2019

 

 

 

 

چكيده:

آلياژ ۲۰۲۴ از رایجترین آلیاژهای تجاری استحکام بالای قابل عملیات حرارتی است که این آلیاژ به ترک انجمادی در طول جوشکاری حساس است .راههای مختلفی برای از بین‌‌ بردن ترکهای انجمادی ارائه شده است که از جمله آن‌ها میتوان به تغییر در ترکیب حوضچه جوش اشاره کرد تا از طريق کاهش دامنه انجماد، از ایجاد ترک جلوگیری کرد. هدف از این تحقیق ارائه مدلی است که بتواند تشکیل یا عدم تشکیل ترک را پیش‌بینی کند و به منظور صحت‌ سنجی مدل ارائه شده، جوشکاری 2024 با فلز پرکن 4043 به صورت آزمایشگاهی انجام شد. به علت زیاد بودن متغیرهای جوشکاری لیزر پالسی با فلز پرکن، این مدل برای پیشبینی تأثیر متغیرهای فرایند بر ترکیب جوش و حساسیت به ترک انجمادی ارائه شد. با استفاده از این مدل میتوان حجم حوضچه جوش را در پالسهای مختلف محاسبه کرد و به تبع آن قادر به محاسبه درصد وزنی عناصر یا ترکیب شیمیایی در هر پالس بود. همچنین برای تعیین میزان حساسیت به ترک انجمادی از نرم‌افزار JMat Pro استفاده شد. برای صحت سنجی این مدلها نیز تعدادی آزمون انجام گرفت. در این آزمونها اثر انرژی پالس، درصد همپوشانی و میزان سیم ورودی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی مربوط به حساسیت به ترک به این صورت بود که درصد همپوشانی و میزان سیم ورودی نقش مهمی در نتایج مربوط به حساسیت به ترک و همچنین طول ترکها دارند. به این ترتیب مشاهده شد که افزایش درصد همپوشانی در میزان سیم ورودی ثابت و همچنین افزایش میزان سیم ورودی در درصد همپوشانی ثابت سبب کاهش میزان حساسیت به ترک و طول ترکها میشود. همچنین جهت بررسی شرایط آزمایشگاهی و ترکهای مشاهده شده در حوضچههای جوش، آنالیز EDAX از هر کدام از حوضچهها گرفته و نشان داده شد که عامل ترک خوردن انجمادی در پایین حوضچه مربوط به درصد کم سیلسیم و درصد زیاد مس بوده است که در نتایج مربوط به مدل ارائه شده، نشان داده شد که با افزایش درصد همپوشانی، درصد سیلسیم افزایش و درصد وزنی مس نیز کاهش پیدا خواهد کرد و حساسیت به ترک نیز با افزایش درصد همپوشانی کاهش مییابد. این نتایج صحت مدل ارائه شده را تأیید میکند. منحنی قابلیت امکان‌پذیر بودن جوشکاری در رقتهای مختلف و در بیشینه میزان سیم ورودی ذوب شده نیز حاکی از آن بود که در چه ناحیهای و درصد هم-پوشانی، قابلیت جوشکاری امکان‌پذیر خواهد بود. در انرژی پالس ثابت، افزایش میزان سیم ورودی باعث افزایش نواحی قابلیت جوشکاری و روکشکاری میشود و در میزان سیم ورودی ثابت، افزایش انرژی پالس لیزر باعث کاهش محدوده یا پنجرهی قابلیت جوشکاری و روکشکاری میشود.

واژههای کلیدی:  آلياژ ۲۰۲۴، ترکهای انجمادی، لیزر پالسی Nd:YAG، آنالیز EDAX، سیم پرکن 4043Αl، میزان همپوشانی پالسها

 

 

 

Abstract:

              Aluminum 2024 alloy is one of the popular commercial alloys, with high strength and heat-treatable, that this alloy has sensitive to solidification cracking during the welding. For removing these cracks, several ways have been suggested. For example, change the chemical composition of the molten bath, for decreasing the freezing range, was one of the ways. In the current study, for probing the sensitive to solidification cracking of aluminum 2024, Nd:YAG pulse laser, and Al 4043 filler, was used. The aiming from the current study is performing a model to predict the crack existence or absent. For verifying of the performed model, aluminum 2024 with Al 4043 filler, for welding, was used. This model is based on predict chemical composition. This model could calculate the molten bath in different pulses, so weight percentage of elements or chemical composition, in each pulse, could be calculated. In another hand, JMAT Pro. Soft ware was used for probing sensitive to solidification crack. The experimental results showed that overlapping factor percentage and input wire has essential role in the length and sensitive of the cracks. In continue, increasing the overlapping factor percentage when input wire is constant, and increasing the input wire when overlapping factor percentage is constant, is leading to decrease the length and sensitive of the cracks. For checking the experimental conditions and probing the cracks in the molten bath, EDAX analysis is used. The EDAX result showed that the cracking factor, in the bottom of the molten bath, is the low and high-value of silicon and copper, respectively, that the model showed that before. In the following, Increasing the overlapping factor percentage leads to increasing the silicon weight percentage, and decreasing the copper weight percentage, so sensitive to solidification cracking is decreased. The experimental results has confirmed the prediction model. The possibility curve of welding, in the different dilution factors, and on the maximum of input molten wire value showed that which area and overlapping factor, welding is possible. The results showed that when the pulse energy is constant, increasing on input wire increases the area of weldable and cladding. In another side, when the input wire is constant, increasing on the energy of laser pulse decreases limitation or window of weldable, and in a parallel situation, decreases the cladding.

Key Words: 2024 alloy, solidification cracking, Nd:YAG pulse laser, EDAX result, Al 4043 filler, overlapping factor

 

به نام خدا

 مشخصات فردی

نام: و نام خانوادگی: میلاد سعدی پور

متولد: 2/12/1373

ایمیل: sadipourmilad@gmail.com

 

مشخصات مقطع تحصیلی دیپلم

محل تحصیل: مدرسه غیرانتفاعی پالایشگاه نفت آبادان

رشته تحصیلی: ریاضی فیزیک

 

مشخصات مقطع تحصیلی کارشناسی

محل تحصیل: دانشگاه صنعتی اسفراین

رشته تحصیلی: مهندسی مواد

سال ورود:92

سال فارغ التحصیلی: 96

 مشخصات مقطع تحصیلی کارشناسی ارشد

محل تحصیل: دانشگاه بوعلی سینا همدان

رشته تحصیلی: مهندسی مواد

سال ورود:96

تاریخ فارغ التحصیلی: در حال تحصیل

موضوع: بررسی حساسیت به ترک انجمادی  در جوشکاری لیزر پالسی Nd:YAG آلومینیوم 2024 با استفاده از سیم پرکن Al 4043

استاد راهنما: دکتر محسن شیخی

نرم افزارهای علمی و کامپیوتر و زبان (میزان تسلط)

مجموعه آفیس (خوب)

فتوشاپ (خوب)

کلمکس (خوب)

طراحی سه بعدی اسکچاپ : (خوب)

میزان تسلط به زبان انگلیسی: خوب

میزان تسلط به زبان عربی : عالی

 

 
همدان، چهارباغ شهید مصطفی احمدی روشن، دانشگاه بوعلی سینا- دانشکده مهندسی
   
 
کد پستی: 651754161   تلفن: +98-81-38292505-8  فاکس +98-81-38292631