پروژه عملیات حرارتی رسوب سختی(پیر سختی)

همان طور که در مقدمه هم بیان شد،یکی از روش های استحکام بخشی به مواد فلزی، اضافه کردن ذره های سخت و کاملاً پراکنده به آن است. با انتخاب مناسب عناصر آلیاژی اضافه شونده و عملیات گرمایی،می توان توزیع مناسبی از رسوب (حالت جامد) فاز دوم را در زمینه ای که آن رسوبات را در خود حل کرده است پدید آورد .اگر با این عمل فلز استحکام یافت آن را رسوب سختی می نامند که روشی قابل استفاده در سطحی وسیع برای استحکام بخشی مواد فلزی است. اکنون مکانیسمی را بررسی می کنیم که رسوب گذاری محلول جامد فوق اشباع از آن ناشی می شود فرض می شود که سیستم A-B طوری است که قسمتی از نمودار فازی آن به صورت نشان داده شده در شکل ۳ است. آلیاژی حاوی %۱۰ مادهB  تا دمای ، یعنی منطقه تک فازی محلول جامد گرما داده می شود تا تعادل حاصل شود. سپس به سرعت تا دمای ، که در آن حالت تعادلی مخلوط دو فازی θ  وα وجود دارد سرد می شود .پروژه عملیات حرارتی رسوب سختی(پیر سختی) در ۱۰۳ صفحه فایل ورد آماده ویرایش و پرینت میباشد.

تاثیر پارامترها و فرآیندهای جوشکاری:

 کاهش استحکام در منطقه HAZ می تواند بطور قابل توجهی متاثر از فرآیند جوشکاری، حرارت ورودی و سرعت جوشکاری باشد. شکل ۵۳ نشان می دهد. در مقایسه با پلاریته متغیر PAW ،LBW بطور قابل ملاحظه ای کاهش استحکام کمتری را در منطقه HAZ آلیاژ ۸T-AL2198(AL-CU-LI) نتیجه می دهد (۸T بیانگر عملیات حرارتی محلول سازی، کارسرد و به دنبال آن پیر سازی مصنوعی می باشد). همانطور که در شکل ۵۴ نشان داده شده است، حرارت ورودی بالاتر در واحد طول جوش (نسبت بالاتر انرژی ورودی به سرعت جوشکاری)، منطقه HAZ وسیعتر و کاهش استحکام شدید تری را به دنبال دارد. بنابراین هنگام جوشکاری آلیاژهای عملیات حرارتی پذیر AL حرارت ورودی باید محدود شود. از قرار معلوم اگر کل قطعه کار بعد از جوشکاری، محلول سازی، کوانچ و پیر سازی مصنوعی شود، استحکام بطور کامل می تواند بازیابی شود. شرایط پیش از جوشکاری می تواند یا عملیات حرارتی محلول سازی یا عملیات حرارتی آنیل کامل برای قطعه باشد، اگر چه، تا اندازه ای قطعه بعلت قابلیت ماشینکاری پایین آن نامرغوب می شود. اما برای ساختارهای جوشکاری شده بزرگ دسترسی به کوره های عملیات حرارتی میسر نیست.

جوشکاری در شرایط پیر سختی طبیعی:

شکل ۴۸ تصاویر میکروسکوپ الکترونیAL 2219 عملیات حرارتی شده برای دارا شدن تنها مناطق GP قبل از جوشکاری و نگهداری شده در نیتروژن مایع بعد از جوشکاری به منظور جلوگیری از پیر سختی طبیعی را نشان می دهد. مناطق GP در HAZ در حین جوشکاری به خاطر اندازه کوچکشان به راحتی بر گشت می یابند. رسوب گذاری  در مرکز HAZ رخ می دهد. شکل ۴۹ تصویر میکروسکوپ نوری ورق آلیاژ آلومینیوم ۲۰۲۴ (AL-4.4CU-1.5MG) جوشکاری شده در شرایط۴T را نشان می دهد . مناطق رسوبگذاری در HAZ بصورت یک باند تاریک اچ قابل دیدن می باشدریز ساختار شکل ۴۸ می تواند به کمک شکل ۵۰ تشریح شود. نواحی ۱تا ۳ تا بالاتر از منحنی حلالیت مناطق GP حرارت داده می شوند و بدین ترتیب مناطق GP برگشت می یابند. از آنجایی که ناحیه ۲ تا ماکزیمم دمایی داخل دمای رسوبگذاری  حرارت داده می شود،  رسوب می کند و باعث ایجاد یک پیک کوچک سختی درست بعد از جوشکاری می شود(AW) ، همانطور که در شکل e-50 نشان داده شده است. از آنجایی که زمان رسمی سیکل جوشکاری برای تشکیل  کافی نمی باشد، بنابراین انتظار رسوبگذاری  نمی رود. در طی PWNA بعلت تشکیل مناطق GP سختی به مقدار کمی در منطقه محلول سازی شده از ناحیه ۱ افزایش می یابد. درطی PWAA، بطور قابل ملاحظه ای سختی در هر دو ناحیه ۱ و فلز پایه به خاطر رسوبگذاری  و  افزایش می یابد. اما بازیابی سختی، در نزدیک ناحیه ۲ به آن صورت خوب نمی باشد، بعلت رخ دادن مقداری فرا پیر سختی در طی جوشکاری ناشی از رسوبگذاری . شکل ۵۱ نتایج اندازه گیری سختی را در آلیاژ ۶۰۶۱ AL به ضخامت mm2/3، جوشکاری شده به روش GTAW اتوماتیک و در شرایط ۴T با V10 وA110 و  ۲/۴ نشان می دهد. در اینجا یک پیک کوچک در شرایط AW (تنها جوشکاری شده ) به نظر می رسد که هنوز بعد از PWNA قابل رویت می باشد اما ممکن است در سایر موارد وضوح کمتری داشته باشد. توسط Burch نیز نتایجی مشابه گزارش شد. شکل ۵۲ نتایج اندازه گیری های سختی در آلیاژ ۶۰۶۱ ALرا نشان می دهد. پیش بینی می شود که جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم سری ***۲ یا ***۶ عملیات حرارتی پذیر در شرایط ۶T یک کاهش استحکام (سختی) شدیدی را ناشی از اورایجینگ نشان دهد. بدین دلیل، جوشکاری در شرایط ۴T اغلب به جوشکاری در شرایط ۶T ترجیح داده می شود.

جوشکاری در شرایط پیر سختی مصنوعی:

  قبل از جوشکاری و نگهداری شده در نیتروژن مایع جهت جلوگیری از پیر سختی طبیعی بعد از جوشکاری نشان می دهد. از آنجایی که ترکیب آلیاژ ۲۲۱۹ بیشتر از ماکزیمم حلالیت جامد می باشد، هنوز هم ذرات بزرگ θ بعد از عملیات حرارتی حضور دارند اما زمینه هنوز هم شامل α دارای رسوبات ریز  است –همانطور که در تصاویر TEMمشاهده می شود، کسر حجمی  از فلز پایه به سمت مرز ذوب کاهش می یابد و این به دلیل برگشت  در حین جوشکاری است.برگشت  با درشت دانگی و زبری همراه می شود، به این معنی که تعداد کمی از ذرات بزرگتر  به جای تعداد زیادی از ذرات کوچک ایجاد می شوند (تصویر TEMوسط)  حضور این چنین رسوبات درشتی نشان دهنده فرا پیر سختی یا اورایج شدن است و بدین ترتیب عدم بازیابی استحکام توسط عملیات پیر سختی پس از جوشکاری را نشان می دهد . ریز ساختار شکل ۴۵ به کمک شکل۴۶ قابل تشریح شدن است. فلز پایه جهت دارا شدن فاز عملیات حرارتی می شود.ناحیه ۴ تا پیک دمایی زیر منحنی حلالیت  حرارت داده می شود.  بدین ترتیب در اثر جوشکاری تاثیری نمی پذیرد .ناحیه ۲و۳ در مافوق منحنی حلالیت  حرارت داده می شوند و برگشت جزئی در آنها رخ می دهد. ناحیه ۱ هم تراز با بالاترین دما حرارات داده می شود. در این حالت  بطور کامل برگشت پیدا می کند. در اینجا سرعت سرد شدن جهت دو باره رسوب گذاری  در حین سرد شدن تا دمای اتاق خیلی بالا می باشد. برگشت  باعث کاهش سختی در منطقه HAZ می شود بطوریکه در این حالت ساختار همچون قطعه تابکاری نشده می ماند. در طی پیر سختی طبیعی بعد از جوشکاری (PWNA) ، مناطقGP در ناحیه حل سازی شده نزدیک ناحیه۱ تشکیل می شوند که باعث افزایش سختی این ناحیه و حرکت کردن کاهش سختی به نزدیک ناحیه ۲ می شود. در طی عملیات پیر سختی مصنوعی بعد از جوشکاری (PWAA) ،  و مقداری  نزدیک ناحیه ۱ رسوب می کنند و باعث افزایش سختی قابل ملاحظه ای در این ناحیه می شوند. اما نزدیک ناحیه ۲، جاییکه فرا پیر سختی در طی جوشکاری بعلت درشت دانه شدنرخ داده است بازیابی سختی به آن صورت زیاد نیست. در یک وضعیت تقریباً مشابه، جوشکاری بر روی قطعه کاری که به حالت T6 عملیات حرارتی شده است انجام می شود. شکل ۴۷ پروفایل سختی آلیاژ آلومینیوم ۶۰۶۱ به ضخامت mm2/3 جوشکاری شده به روشGTAW اتوماتیک در شرایط T6و در V10،A110 و با سرعت  ۴/۲را نشان می دهد.یک حداقل سختی بعد از PWNA و بویژه بعد از PWAA روی می دهد.

رسوب
رسوب

تئوری پیر سختی جوش در جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم بویژه آلیاژ:

بطورکلی آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالاتر، نسبت به ۱-ترک گرم در منطقه ذوب و PMZ و۲-کاهش استحکام/داکتیلیتی در منطقه HAZ حساسیت بیشتری دارند. همانطور که در جدول نامگذاری آلیاژهای آلیاژهای (جدول ۸) نشان داده شده، سری های ۲۰۰۰ ،۶۰۰۰، ۷۰۰۰، از  آلیاژهای عملیات حرارتی پذیر آلومینیوم می باشند. در حالیکه بقیه سری ها غیر قابل عملیات حرارتی می باشند. آلیاژهایAL-CU  یک نمونه بارز از مواد رسوب سختی شونده هستند. همانطور که در انتهای غنی از آلومینیوم دیاگرام فازی AL-CU  مشاهده می شود (رجوع به شکل ۵) حلالیت مس در فاز α با افزایش دما افزایش پیدا می کند (که یک معیار لازم برای رسوب سختی می باشد). بعنوان مثال مراحل رسوب سختی AL-4CU  با توجه به شکل (۵) به اینصورت می باشد. مرحله اول عملیات حرارتی محلول سازی می باشد که عملیات حرارتی آلیاژ در رنج دمایی فازα برای ایجاد محلول جامد می باشد. مرحله دوم، کوانچ کردن، یعنی سریع سرد کردن محلول جامد تا دمای اتاق جهت ایجاد محلول جامد فوق اشباع مس در آلومینیوم می باشد. مرحله سوم، مرحله اصلی یعنی مرحله پیر سازی آلیاژ می باشد .پیر سازی اجازه دادن به فاز استحکام دهنده جهت رسوب از محلول جامد فوق اشباع می باشد و با حرارت دادن مثلاً (در دمای ċ۱۹۰) انجام می شود. مناطق)GPیاGuiner-Preston  گاهی اوقات با نام۱(GP این مناطق در دماهای پایین تشکیل می شوند (یعنی کمتر از حدودċ۱۳۰ ) و با جدایش اتمهای مس در محلول جامد فوق اشباع آلیاژهای AL-CU   بوجود می آیند. مناطق GP1 شامل دیسک هایی به ضخامت چند اتم (Å۶-۴) و قطر Å ۱۰-۸۰ است که بر سطوح مکعبی {۱۰۰} زمینه ساخته می شوند. هنوز ساختار واقعی مناطق GP1 مشخص نمی باشد ولی تجزیه و تحلیل آخر دالگرین خاطر نشان می سازد که مناطق GP1 درصد کمی مس دارد. از آنجایی که قطر اتمهای مس حدود ۱۱ درصد کمتر از اتمهای آلومینیوم است، بنابراین پارامتر شبکه مکعبی منطقه کمتر از شبکه زمینه است و در نتیجه به صورت تتراگونال کشیده می شود. مناطق GP1با میکروسکوپ الکترونی قابل تشخیص اند زیرا با میدانهای کرنش همراهند.

رفتار متالورژیکی آلیاژهای آلومینیوم حین جوشکاری:

رفتار متالورژیکی آلیاژهای آلومینیوم حین جوشکاری بوسیله واکنش های متالورژیکی رخ داده در طی عمل توضیح داده می شود. آلیاژهای عملیات حرارتی ناپذیر استحکام لازم را با افزودن عناصر آلیاژی و نیز کاربرد انجام یافته بعدی کسب می نمایند. بطور کلی می توان گفت کارسرد بیشتر و عناصر آلیاژی بیشتر، استحکام زیادتر و ازدیاد طول کمتر ایجاد می کنداین آلیاژهای عملیات حرارتی ناپذیر پس از اینکه دوباره حرارت داده می شوند استحکام آنها بوسیله بازیابی (تا ċ ۲۳۰) ،تبلور مجدد (از ċ ۲۵۰ تا ċ ۳۷۰) و ذوب در مرز دانه ها (از ċ ۵۶۵ به بالا) کاهش می یابد.خواص آلیاژهای تابکاری شده تا زیر نقطه ذوب تغییری نمی کند، اما خواص آلیاژهای سخت کاری شده در اثر تغییر شکل، تا حالت تابکاری شده(O) در دمای تابکاری، کاهش پیدا می کند. این مورد برای آلیاژ ۵۰۸۳ در شکل ۳۳ نشان داده شده است. اهمیت ندادن به حالت ابتدایی و استحکام حاصله یک آلیاژ عملیات حرارتی ناپذیر باعث         می شود که مناطق تحت تاثیر حرارت چنانچه زمان نگهداری آنها در دمای مورد نیاز کافی باشد، به حالت تابکاری شده نزدیک شده و یا به آن حالت برسند. شکل۳۳ این مطلب را نشان می دهد. با وجود اینکه شرایط و حالت آغازین آزمون یکسان نبوده و در سه حالت متفاوت قرار داشته در محدوده دمایی ċ ۳۴۰ تا ċ ۴۰۰ به شرایط یکسانی رسیده اند. بالاتر از ċ ۵۳۵ ذوب جزئی در مرز دانه ها استحکام حالت تابکاری شده را کاهش می دهد. آلیاژهای عملیات حرارتی پذیر استحکام لازم را بوسیله عملیات حرارتی بدست می آورند و عناصر آلیاژی کنترل شده موجود در آنها تابع عملیات حرارتی بعدی خواهد بود. در شکل۳۴ سه حالت عمده را که غالباً ایجاد می شود نشان می دهد. این سه حالت عبارتند از: O (تابکاری شده)، ۴ T (عملیات حرارتی محلولی انجام شده و سپس پیر سختی طبیعی گشته) و ۶T (پیر سختی مصنوعی شده). همانطور که انتظار می رود استحکام بیشتر، ازدیاد طول کمتری را ایجاد می نماید.

پیر سختی
پیر سختی

جوشکاری آلیاژ های آلومینیوم:

آلیاژهای آلومینیوم نقش مهمی را در تاریخ صنایع هواپیمایی داشته اند. نقشی که کمابیش در صنایع دیگر نیز به چشم می خورد. از منابع اطلاعاتی موجود چنین بر می آید که می توان از میان آلیاژهای متعدد آلومینیوم ، نمونه هایی برگزید که دارای مطلوبترین خواص مکانیکی پیش بینی شده، مقاومت خوب در مقابل سرعت پیشرفت کم ترکهای ناشی از خستگی و یا دارای بهترین عملکرد ممکنه در دمای بالا باشد. قابلیت جوشکاری و سهولت اتصال اجزاء مختلف آلیاژ آلومینیوم به هم جهت ساخت قطعات پیچیده مرکب به طور وسیعی مرتبط با ترکیب شیمیایی و ساختار میکروسکوپی آن بوده و خواص مکانیکی آلیاژ نیز تحت تاثیر عوامل فوق الذکر می باشد. این نوع عملکرد آلیاژ قابل ادراک می باشد و لیکن مطلبی که باید مورد توجه قرار داد و تا کنون نیز درطی بررسی های مختلف در زمینه جوشکاری آلیاژها نتایج نومید کننده ای را در برداشته این است که اغلب اوقات آلیاژهای دارای بیشترین استحکام ممکنه دارای مشکلترین شرایط و بدترین حالت قابلیت جوشکاری بویژه جوشکاری ذوبی می باشد.

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

  • آلیاژهای AL-MG-SIوAL-CU-MG
  • جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای   آن با فرآیند GTAW
  •  موارد مهم در جوشکاری با فرآیندTIG برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم
  •  روش های تولید آلومینیوم
  • روش الکترولیز کلرید آلومینیوم
  • روش هال-هرولت
  • تولید آلیاژ کارپذیر آلومینیوم از طریق ریخته گری در فرآیند تبرید مستقیم (DC)
  • همگن کردن شمش ها
  • طبقه بندی و نامگذاری حالت آلیاژهای آلومینیوم
  • رسوب سختی آلیاژهای آلومینیوم
  • تاثیر رسوب گذاری بر خواص
  • مکانیسم رسوبگذاری
  • اصول پیر سختی آلیاژهای آلومینیوم
  • آلیاژهای غیر قابل عملیات حرارتی
  • تجزیه محلول های جامد فوق اشباع
  • مرز انحلال مناطق GP
  • مناطق عاری از رسوب در مرز دانه ها
  • مکانیزم های سخت گردانی
  • عملیات حرارتی انحلالی
  • کوانچ کردن
  • پیر کردن
  • فرآوری ترمومکانیکی
  • جوشکاری GTAW
  •  الکترودهای مورد نیاز جهت جوشکاری  GTAW
  • فرم دادن به الکترودهای تنگستن
  •  انتخاب کلاهک سرامیکی
  •  تنظیم شدت جریان
  • دستورالعمل جوشکاری
  • آلومینیوم خیلی خالص و آلومینیوم با خلوص تجارتی
  • آلیاژهای AL-MN-MG وAL-MN
  • آلیاژهای  AL-MG
  •       آلیاژهای متفرقه
  • آلیاژهای عملیات حرارتی پذیر
  • آلیاژ  AL-CU-MG
  • نامگذاری حالت آلیاژهای آلومینیوم
  • سیستم آلیاژی 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
10,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید
تعداد صفحه: 103
قالب: فایل word

پاسخ دهید

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