پروژه عملیات حرارتی رسوب سختی(پیر سختی)

همان طور كه در مقدمه هم بيان شد،يكي از روش هاي استحكام بخشي به مواد فلزي، اضافه كردن ذره هاي سخت و كاملاً پراكنده به آن است. با انتخاب مناسب عناصر آلياژي اضافه شونده و عمليات گرمايي،مي توان توزيع مناسبي از رسوب (حالت جامد) فاز دوم را در زمينه اي كه آن رسوبات را در خود حل كرده است پديد آورد .اگر با اين عمل فلز استحكام يافت آن را رسوب سختي مي نامند كه روشي قابل استفاده در سطحي وسيع براي استحكام بخشي مواد فلزي است. اكنون مكانيسمي را بررسي مي كنيم كه رسوب گذاري محلول جامد فوق اشباع از آن ناشي مي شود فرض مي شود كه سيستم A-B طوري است كه قسمتي از نمودار فازي آن به صورت نشان داده شده در شكل 3 است. آلياژي حاوي %10 مادهB  تا دماي ، يعني منطقه تك فازي محلول جامد گرما داده مي شود تا تعادل حاصل شود. سپس به سرعت تا دماي ، كه در آن حالت تعادلي مخلوط دو فازی θ  وα وجود دارد سرد مي شود .پروژه عملیات حرارتی رسوب سختی(پیر سختی) در 103 صفحه فایل ورد آماده ویرایش و پرینت میباشد.

تاثير پارامترها و فرآيندهاي جوشكاري:

 كاهش استحكام در منطقه HAZ مي تواند بطور قابل توجهي متاثر از فرآيند جوشكاري، حرارت ورودي و سرعت جوشكاري باشد. شكل 53 نشان مي دهد. در مقايسه با پلاريته متغير PAW ،LBW بطور قابل ملاحظه اي كاهش استحكام كمتري را در منطقه HAZ آلياژ 8T-AL2198(AL-CU-LI) نتيجه مي دهد (8T بيانگر عمليات حرارتي محلول سازي، كارسرد و به دنبال آن پير سازي مصنوعي مي باشد). همانطور كه در شكل 54 نشان داده شده است، حرارت ورودي بالاتر در واحد طول جوش (نسبت بالاتر انرژي ورودي به سرعت جوشكاري)، منطقة HAZ وسيعتر و كاهش استحكام شديد تري را به دنبال دارد. بنابراين هنگام جوشكاري آلياژهاي عمليات حرارتي پذير AL حرارت ورودي بايد محدود شود. از قرار معلوم اگر كل قطعة كار بعد از جوشكاري، محلول سازي، كوانچ و پير سازي مصنوعي شود، استحكام بطور كامل مي تواند بازيابي شود. شرايط پيش از جوشكاري مي تواند یا عمليات حرارتي محلول سازي يا عمليات حرارتي آنيل كامل براي قطعه باشد، اگر چه، تا اندازه اي قطعه بعلت قابليت ماشينكاري پايين آن نامرغوب مي شود. اما براي ساختارهاي جوشكاري شده بزرگ دسترسي به كوره هاي عمليات حرارتي ميسر نيست.

جوشكاري در شرايط پير سختي طبيعي:

شكل 48 تصاوير ميكروسكوپ الكترونیAL 2219 عمليات حرارتي شده براي دارا شدن تنها مناطق GP قبل از جوشكاري و نگهداري شده در نيتروژن مايع بعد از جوشكاري به منظور جلوگيري از پير سختي طبيعي را نشان مي دهد. مناطق GP در HAZ در حين جوشكاري به خاطر اندازة كوچكشان به راحتي بر گشت مي يابند. رسوب گذاري  در مركز HAZ رخ مي دهد. شكل 49 تصوير ميكروسكوپ نوري ورق آلياژ آلومينيوم 2024 (AL-4.4CU-1.5MG) جوشكاري شده در شرايط4T را نشان مي دهد . مناطق رسوبگذاري در HAZ بصورت يك باند تاريك اچ قابل ديدن مي باشدريز ساختار شكل 48 مي تواند به كمك شكل 50 تشريح شود. نواحي 1تا 3 تا بالاتر از منحني حلاليت مناطق GP حرارت داده مي شوند و بدين ترتيب مناطق GP برگشت مي يابند. از آنجايي كه ناحيه 2 تا ماكزيمم دمايي داخل دماي رسوبگذاري  حرارت داده مي شود،  رسوب مي كند و باعث ايجاد يك پيك كوچك سختي درست بعد از جوشكاري مي شود(AW) ، همانطور كه در شكل e-50 نشان داده شده است. از آنجايي كه زمان رسمي سيكل جوشكاري براي تشكيل  كافي نمي باشد، بنابراين انتظار رسوبگذاري  نمي رود. در طي PWNA بعلت تشكيل مناطق GP سختي به مقدار كمي در منطقه محلول سازي شده از ناحية 1 افزايش مي يابد. درطي PWAA، بطور قابل ملاحظه اي سختي در هر دو ناحيه 1 و فلز پايه به خاطر رسوبگذاري  و  افزايش مي يابد. اما بازيابي سختي، در نزديك ناحيه 2 به آن صورت خوب نمي باشد، بعلت رخ دادن مقداري فرا پير سختي در طي جوشكاري ناشي از رسوبگذاري . شكل 51 نتايج اندازه گيري سختي را در آلياژ 6061 AL به ضخامت mm2/3، جوشكاري شده به روش GTAW اتوماتيك و در شرايط 4T با V10 وA110 و  2/4 نشان مي دهد. در اينجا يك پيك كوچك در شرايط AW (تنها جوشكاري شده ) به نظر مي رسد كه هنوز بعد از PWNA قابل رويت مي باشد اما ممكن است در ساير موارد وضوح كمتري داشته باشد. توسط Burch نيز نتايجي مشابه گزارش شد. شكل 52 نتايج اندازه گيري هاي سختي در آلياژ 6061 ALرا نشان مي دهد. پيش بيني مي شود كه جوشكاري آلياژهاي آلومينيوم سري ***2 يا ***6 عمليات حرارتي پذير در شرايط 6T يك كاهش استحكام (سختي) شديدي را ناشي از اورايجينگ نشان دهد. بدين دليل، جوشكاري در شرايط 4T اغلب به جوشكاري در شرايط 6T ترجيح داده مي شود.

جوشكاري در شرايط پير سختي مصنوعي:

  قبل از جوشكاري و نگهداري شده در نيتروژن مايع جهت جلوگيري از پير سختي طبيعي بعد از جوشكاري نشان مي دهد. از آنجايي كه تركيب آلياژ 2219 بيشتر از ماكزيمم حلاليت جامد مي باشد، هنوز هم ذرات بزرگ θ بعد از عمليات حرارتي حضور دارند اما زمينه هنوز هم شامل α داراي رسوبات ريز  است –همانطور كه در تصاوير TEMمشاهده مي شود، كسر حجمي  از فلز پايه به سمت مرز ذوب كاهش مي يابد و اين به دليل برگشت  در حين جوشكاري است.برگشت  با درشت دانگي و زبري همراه مي شود، به اين معني كه تعداد كمي از ذرات بزرگتر  به جاي تعداد زيادي از ذرات كوچك ايجاد مي شوند (تصوير TEMوسط)  حضور اين چنين رسوبات درشتي نشان دهنده فرا پير سختي يا اورايج شدن است و بدين ترتيب عدم بازيابي استحكام توسط عمليات پير سختي پس از جوشكاري را نشان مي دهد . ريز ساختار شكل 45 به كمك شكل46 قابل تشريح شدن است. فلز پايه جهت دارا شدن فاز عمليات حرارتي مي شود.ناحيه 4 تا پيك دمايي زير منحني حلاليت  حرارت داده مي شود.  بدين ترتيب در اثر جوشكاري تاثيري نمي پذيرد .ناحيه 2و3 در مافوق منحني حلاليت  حرارت داده مي شوند و برگشت جزئي در آنها رخ مي دهد. ناحيه 1 هم تراز با بالاترين دما حرارات داده مي شود. در اين حالت  بطور كامل برگشت پيدا مي كند. در اينجا سرعت سرد شدن جهت دو باره رسوب گذاري  در حين سرد شدن تا دماي اتاق خيلي بالا مي باشد. برگشت  باعث كاهش سختي در منطقه HAZ مي شود بطوريكه در اين حالت ساختار همچون قطعه تابكاري نشده مي ماند. در طي پير سختي طبيعي بعد از جوشكاري (PWNA) ، مناطقGP در ناحيه حل سازي شده نزديك ناحيه1 تشكيل مي شوند كه باعث افزايش سختي اين ناحيه و حركت كردن كاهش سختي به نزديك ناحيه 2 مي شود. در طي عمليات پير سختي مصنوعي بعد از جوشكاري (PWAA) ،  و مقداري  نزديك ناحيه 1 رسوب مي كنند و باعث افزايش سختي قابل ملاحظه اي در اين ناحيه مي شوند. اما نزديك ناحيه 2، جاييكه فرا پير سختي در طي جوشكاري بعلت درشت دانه شدنرخ داده است بازيابي سختي به آن صورت زياد نيست. در يك وضعيت تقريباً مشابه، جوشكاري بر روي قطعه كاري كه به حالت T6 عمليات حرارتي شده است انجام مي شود. شكل 47 پروفايل سختي آلياژ آلومينيوم 6061 به ضخامت mm2/3 جوشكاري شده به روشGTAW اتوماتيك در شرايط T6و در V10،A110 و با سرعت  4/2را نشان مي دهد.يك حداقل سختي بعد از PWNA و بويژه بعد از PWAA روي مي دهد.

رسوب
رسوب

تئوري پير سختي جوش در جوشكاري آلياژهاي آلومينيوم بويژه آلياژ:

بطوركلي آلياژهاي آلومينيوم با استحكام بالاتر، نسبت به 1-ترك گرم در منطقه ذوب و PMZ و2-كاهش استحكام/داكتيليتي در منطقه HAZ حساسيت بيشتري دارند. همانطور كه در جدول نامگذاري آلياژهاي آلياژهاي (جدول 8) نشان داده شده، سري هاي 2000 ،6000، 7000، از  آلياژهاي عمليات حرارتي پذير آلومينيوم مي باشند. در حاليكه بقيه سري ها غير قابل عمليات حرارتي مي باشند. آلياژهايAL-CU  يك نمونه بارز از مواد رسوب سختي شونده هستند. همانطور كه در انتهاي غني از آلومينيوم دياگرام فازي AL-CU  مشاهده مي شود (رجوع به شكل 5) حلاليت مس در فاز α با افزايش دما افزايش پيدا مي كند (كه يك معيار لازم براي رسوب سختي مي باشد). بعنوان مثال مراحل رسوب سختي AL-4CU  با توجه به شكل (5) به اينصورت مي باشد. مرحله اول عمليات حرارتي محلول سازي مي باشد كه عمليات حرارتي آلياژ در رنج دمايي فازα براي ايجاد محلول جامد مي باشد. مرحله دوم، كوانچ كردن، يعني سريع سرد كردن محلول جامد تا دماي اتاق جهت ايجاد محلول جامد فوق اشباع مس در آلومينيوم مي باشد. مرحله سوم، مرحله اصلي يعني مرحله پير سازي آلياژ مي باشد .پير سازي اجازه دادن به فاز استحكام دهنده جهت رسوب از محلول جامد فوق اشباع مي باشد و با حرارت دادن مثلاً (در دماي ċ190) انجام مي شود. مناطق)GPياGuiner-Preston  گاهي اوقات با نام1(GP اين مناطق در دماهاي پايين تشكيل مي شوند (يعني كمتر از حدودċ130 ) و با جدايش اتمهاي مس در محلول جامد فوق اشباع آلياژهاي AL-CU   بوجود مي آيند. مناطق GP1 شامل ديسك هايي به ضخامت چند اتم (Å6-4) و قطر Å 10-80 است كه بر سطوح مكعبي {100} زمينه ساخته مي شوند. هنوز ساختار واقعي مناطق GP1 مشخص نمي باشد ولي تجزيه و تحليل آخر دالگرين خاطر نشان مي سازد كه مناطق GP1 درصد كمي مس دارد. از آنجايي كه قطر اتمهاي مس حدود 11 درصد كمتر از اتمهاي آلومينيوم است، بنابراين پارامتر شبكه مكعبي منطقه كمتر از شبكه زمينه است و در نتيجه به صورت تتراگونال كشيده مي شود. مناطق GP1با ميكروسكوپ الكتروني قابل تشخيص اند زيرا با ميدانهاي كرنش همراهند.

رفتار متالورژيكي آلياژهاي آلومينيوم حين جوشكاري:

رفتار متالورژيكي آلياژهاي آلومينيوم حين جوشكاري بوسيله واكنش هاي متالورژيكي رخ داده در طي عمل توضيح داده مي شود. آلياژهاي عمليات حرارتي ناپذير استحكام لازم را با افزودن عناصر آلياژي و نيز كاربرد انجام يافته بعدي كسب مي نمايند. بطور كلي مي توان گفت كارسرد بيشتر و عناصر آلياژي بيشتر، استحكام زيادتر و ازدياد طول كمتر ايجاد مي كنداين آلياژهاي عمليات حرارتي ناپذير پس از اينكه دوباره حرارت داده مي شوند استحكام آنها بوسيله بازيابي (تا ċ 230) ،تبلور مجدد (از ċ 250 تا ċ 370) و ذوب در مرز دانه ها (از ċ 565 به بالا) كاهش مي يابد.خواص آلياژهاي تابكاري شده تا زير نقطه ذوب تغييري نمي كند، اما خواص آلياژهاي سخت كاري شده در اثر تغيير شكل، تا حالت تابكاري شده(O) در دماي تابكاري، كاهش پيدا مي كند. اين مورد براي آلياژ 5083 در شكل 33 نشان داده شده است. اهميت ندادن به حالت ابتدايي و استحكام حاصله يك آلياژ عمليات حرارتي ناپذير باعث         مي شود كه مناطق تحت تاثير حرارت چنانچه زمان نگهداري آنها در دماي مورد نياز كافي باشد، به حالت تابكاري شده نزديك شده و يا به آن حالت برسند. شكل33 اين مطلب را نشان مي دهد. با وجود اينكه شرايط و حالت آغازين آزمون يكسان نبوده و در سه حالت متفاوت قرار داشته در محدوده دمايي ċ 340 تا ċ 400 به شرايط يكساني رسيده اند. بالاتر از ċ 535 ذوب جزئي در مرز دانه ها استحكام حالت تابكاري شده را كاهش مي دهد. آلياژهاي عمليات حرارتي پذير استحكام لازم را بوسيله عمليات حرارتي بدست مي آورند و عناصر آلياژي كنترل شده موجود در آنها تابع عمليات حرارتي بعدي خواهد بود. در شكل34 سه حالت عمده را كه غالباً ايجاد مي شود نشان مي دهد. اين سه حالت عبارتند از: O (تابكاري شده)، 4 T (عمليات حرارتي محلولي انجام شده و سپس پير سختي طبيعي گشته) و 6T (پير سختي مصنوعي شده). همانطور كه انتظار مي رود استحكام بيشتر، ازدياد طول كمتري را ايجاد مي نمايد.

پیر سختی
پیر سختی

جوشکاری آلیاژ های آلومینیوم:

آلياژهاي آلومينيوم نقش مهمي را در تاريخ صنايع هواپيمايي داشته اند. نقشي كه كمابيش در صنايع ديگر نيز به چشم مي خورد. از منابع اطلاعاتي موجود چنين بر مي آيد كه مي توان از ميان آلياژهاي متعدد آلومينيوم ، نمونه هايي برگزيد كه داراي مطلوبترين خواص مكانيكي پيش بيني شده، مقاومت خوب در مقابل سرعت پيشرفت كم تركهاي ناشي از خستگي و يا داراي بهترين عملكرد ممكنه در دماي بالا باشد. قابليت جوشكاري و سهولت اتصال اجزاء مختلف آلياژ آلومينيوم به هم جهت ساخت قطعات پيچيده مركب به طور وسيعي مرتبط با تركيب شيميايي و ساختار ميكروسكوپي آن بوده و خواص مكانيكي آلياژ نيز تحت تاثير عوامل فوق الذكر مي باشد. اين نوع عملكرد آلياژ قابل ادراك مي باشد و ليكن مطلبي كه بايد مورد توجه قرار داد و تا كنون نيز درطي بررسي هاي مختلف در زمينه جوشكاري آلياژها نتايج نوميد كننده اي را در برداشته اين است كه اغلب اوقات آلياژهاي داراي بيشترين استحكام ممكنه داراي مشكلترين شرايط و بدترين حالت قابليت جوشكاري بويژه جوشكاري ذوبي مي باشد.

عناوین دیگری از پروژه عملیات حرارتی رسوب سختی(پیر سختی):

  • آلياژهاي AL-MG-SIوAL-CU-MG
  • جوشكاري آلومينيوم و آلياژهاي   آن با فرآيند GTAW
  •  موارد مهم در جوشكاري با فرآيندTIG براي اتصال آلياژهاي آلومينيوم
  •  روش هاي توليد آلومينيوم
  • روش الكتروليز كلريد آلومينيوم
  • روش هال-هرولت
  • توليد آلياژ كارپذير آلومينيوم از طريق ريخته گري در فرآيند تبريد مستقيم (DC)
  • همگن كردن شمش ها
  • طبقه بندي و نامگذاري حالت آلياژهاي آلومينيوم
  • رسوب سختي آلياژهاي آلومينيوم
  • تاثير رسوب گذاري بر خواص
  • مكانيسم رسوبگذاري
  • اصول پير سختي آلياژهاي آلومينيوم
  • آلياژهاي غير قابل عمليات حرارتي
  • تجزيه محلول هاي جامد فوق اشباع
  • مرز انحلال مناطق GP
  • مناطق عاري از رسوب در مرز دانه ها
  • مكانيزم هاي سخت گرداني
  • عمليات حرارتي انحلالي
  • كوانچ كردن
  • پير كردن
  • فرآوري ترمومكانيكي
  • جوشكاري GTAW
  •  الكترودهاي مورد نياز جهت جوشكاري  GTAW
  • فرم دادن به الكترودهاي تنگستن
  •  انتخاب كلاهك سراميكي
  •  تنظيم شدت جريان
  • دستورالعمل جوشكاري
  • آلومينيوم خيلي خالص و آلومينيوم با خلوص تجارتي
  • آلياژهاي AL-MN-MG وAL-MN
  • آلياژهاي  AL-MG
  •       آلياژهاي متفرقه
  • آلياژهاي عمليات حرارتي پذير
  • آلياژ  AL-CU-MG
  • نامگذاري حالت آلياژهاي آلومينيوم
  • سيستم آلياژي AL-MG-SI
مطلب بالا چکیده‌ای از تحقیق و پژوهش اصلی میباشد جهت تهیه نسخه کامل آن از باکس زیر اقدام به خرید و دانلود نمایید
لینک خرید پژوهش پروژه عملیات حرارتی رسوب سختی(پیر سختی):
تحویل فوری و خودکار فایل با لینک مستقیم بعد از پرداخت
تعداد صفحه: 103
قالب: فایل word

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *