مقاله بررسی پارامترهای موثر بر لحیم کاری سخت آلیاژهای آلومینیوم ( ٣١٠۵، ٨٠١١ و ۵٠١٠ )

word قابل ویرایش
11 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

بررسی پارامترهای موثر بر لحیم کاری سخت آلیاژهای آلومینیوم ( ٣١٠۵، ٨٠١١ و ۵٠١٠ )
چکیده
لحیم کاری یکی از روشهای قدیمی اتصال فلزات به یکدیگر می باشد. به علت مزایا و برتری هایی که لحیم کاری نسبت به جوشکاری دارد در بسیاری موارد از این روش برای اتصال فلزات مختلف استفاده می شود.
در این تحقیق سه نوع ورق با ضخامت ١.١ میلی متر و جنس آلومینیم (٣١٠۵، ٨٠١١ و ۵٠١٠) جهت لحیم کاری انتخاب شد. با استفاده از ماده پرکننده (آلیاژ ۴٠۴٣) و روانساز کلریدی لحیم کاری انجام و آزمایش کشش برای تعیین استحکام برشی ، سختی سنجی و آزمایش خستگی خمشی بر روی نمونه انجام شد. با افزایش میزان لب رو لب (طول همپوشانی ) استحکام(خستگی ، کشش ) افزایش می یابد. سطح آلیاژ ٣١٠۵ نسبت به آلیاژهای ٨٠١١ و ۵٠١٠ قابلیت لحیم پذیری بهتری است .
کلمات کلیدی : لحیم کاری ، ماده پرکننده، فلاکس ، طول همپوشانی ، استحکام کششی

١- مقدمه
لحیم کاری یکی از روشهای قدیمی اتصال فلزات به یکدیگر می باشد. تاریخچه این صنعت به لحیم کاری گلدان ها و ورقهای طلایی با قدمت ٣٢٠٠سال پیش از میلاد مسیح (ع)بر می گردد[١و٢]. استفاده از لحیم کاری سخت برای اتصال بیشتر فلزات و آلیاژ های آنها یک روش بسیار مناسب با کارآیی بالا می باشد ولی انجام اتصال بر روی بعضی از این فلزات شرایط ویژه ای راطلب می کند. از جمله فلزاتی که برای انجام لحیم کاری آن شرایط خاصی لازم است آلومینیوم و آلیاژهای آن می باشند. در این آلیاژها بعلت ایجاد یک لایه اکسیدی چسبنده در سطح ، لحیم نمی تواند در سطح فلز پایه پخش شده و یا با فلز در فصل مشترک آلیاژ سازی کند و برای انجام لحیم کاری ابتدا باید لایه اکسیدی برطرف شود [٣].
تنها نیاز اتمها برای تشکیل پیوند با یکدیگر این است که اتمهای دو ماده آنقدر به یکدیگر نزدیک شوند تا نیروی جاذبه بین آنها موثر واقع شود و به بیشترین مقدار خود برسد، در این زمان بین اتمها پیوند تشکیل می شود. تشکیل پیوند در تمامی اتصالات لحیم کاری بر این اصل استوار است . در این بین لایه های نازک از اکسید ها، روغنها، گازها ی جذب شده از تماس دوماده با یکدیگر جلوگیری کرده و نیروی پیوند بین اتمها راکاهش می دهد. تشکیل پیوند در لحیم کاری مستلزم آن است که فاز مایع جامد را به خوبی تر کند [ ۴].
عواملی اصلی در استحکام اتصال عبارتند از استحکام فلز پایه ، لقی بین فلزات پایه ، دما و زمان لحیم کاری [ ۵ و۶].عوامل ثانویه عبارتند از: مقدار سطح تماس، میزان صافی سطح ، تمیز بودن سطح تماس، اتمسفر لحیم کاری، عملیات حرارتی بعد از لحیم کاری, قطر یا ضخامت اجزا لحیم شده و یا در یک راستا قرار نگرفتن آنها که متناسب با شرایط و پارامترهای دیگر لحیم کاری میزان تاثیر آنها متفاوت می باشد [٧ و ٨]. هدف از این تحقیق بررسی لحیم پذیری آلیاژهای مختلف آلومینیوم (سریهای ٣٠٠٠، ۵٠٠٠ و ٨٠٠٠) می باشد.
٢- روش انجام آزمایش
سه نوع ورق با ضخامت ١.١ میلی متر و ترکیب جدول١به عنوان فلز پایه انتخاب شد.

ماده پرکننده مورد استفاده، آلیاژ ۴٠۴٣ با قطر ٢ میلی متر ( مارک mm ALSIS٢) می باشد. ترکیب فلز پرکننده در جدول ٢ آورده شده است .

با توجه به موجود بودن فلاکس های کلریدی با کیفیت مناسب در بازار، از روانساز کلریدی جهت لحیم کاری استفاده شد که ترکیب شیمیایی در جدول ٣ آورده شده است .

از محلول ۴٪ NaOH برای چربی زدایی سطوح آماده شده برای اتصال استفاده شد. پس از چربی زدایی ، اسیدشویی در محلول١٠% اسید نیتریک و ٠.۵% اسید فلوریدریک، سطوح جهت حذف اکسیدهای سطحی و ناخالصی های موجود در سطح انجام گرفت . برای لحیم کاری نمونه های آماده شده از روش لحیم کاری شعله ای استفاده شد. فشار اکسیژن و استیلن در محدوده bar ۵، دبی خروجی گاز اکسیژن ٨٠ تا ٨۴ لیتر در ساعت و دبی خروجی گاز استیلن ۴٠ تا ۴٢ لیتر در ساعت تنظیم و. لحیم کاری در دمای C◦۶٠٠ انجام شد.
آزمایش کشش برای تعیین استحکام برشی طبق استاندارد ASTM E8 [٩] و دستگاه Instron و سرعت حرکت فک ها mm.min ۵ انجام گردید. سختی سنجی طبق استاندارد ASTM E٣٨۴ [١٠] و دستگاه سختی ویکرز مدل FRITZ-WERNER و نیرو اعمالی ١٠٠ گرم و فرورونده الماسی انجام شد.
آزمایش خستگی خمشی مطابق با استاندارد ٧٨٧ DIN [١١] و دستگاه SCHENK مدل PWO-G با فرکانس ١۵ سیکل بر ثانیه انجام گردید. برای بررسی ریزساختار لحیم از متالوگرافی نوری استفاده شد.
حکاکی نمونه های متالوگرافی با استفاده از محلول کلر انجام گردید. همچنین بررسی شکست نگاری سطوح نمونه های کشش و خستگی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی TOPCON مدلSR۵٠ انجام شد.
٣-نتایج و بحث
٣-١-تاثیر افزایش میزان لب رو لب ( طول همپوشانی )
٣٠٠٠، ٨٠٠٠ و۵٠٠٠ را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود با افزایش میزان لب رو لب (طول همپوشانی )، استحکام ماکزیمم کششی و استحکام خستگی (تعداد سیکل های منجر به شکست ) افزایش یافته است . در مواقعی که میزان طول همپوشانی کم و در نتیجه سطح مقطع اتصال کم است تنش افزایش یافته و شکست در لحیم رخ می دهد. با افزایش میزان طول همپوشانی ، سطح مقطع اتصال افزایش یافته و شکست در فلز پایه رخ داده است .

٣-٢- تاثیر فاصله دو لبه (فاصله درز اتصال)
شکل ٢ تاثیر فاصله دو لبه (فاصله درز اتصال) بر استحکام کششی و خستگی آلیاژهای آلومینیوم سری ٣٠٠٠، ٨٠٠٠ و ۵٠٠٠ را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود با افزایش فاصله دو لبه ، استحکام کششی و خستگی ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش می یابد و این استحکام در فاصبه دو لبه ٠.١ میلی متر به حداکثر می رسد.کاهش استحکام در فاصله دو لبه های پایین ، بخاطر عدم موئینگی مناسب درز اتصال و عدم چسبندگی بین لحیم و فلز پایه می باشد. همچنین جایگزین شدن لحیم بجای روانساز نیز در فاصله دو لبه های پایین ، بسیار مشکل بوده و احتمال بدام افتادن روانساز نیز وجود دارد. در فاصله دو لبه های بالا هم عدم موئینگی مناسب درز اتصال و عدم چسبندگی بین لحیم فلز پایه وجود دارد. در فاصله دو لبه های خیلی بالا اصلا موئینگی و در نتیجه تر شدن ایجاد نمی شود.

با توجه به اینکه شکست در نمونه های لحیم کاری شده اکثرا در منطقه اتصال رخ می دهد، می توان نتیجه گرفت که جوانه زنی ، رشد ترک و شکست نهایی در منطقه لحیم یعنی جایی که از ماده پرکننده استفاده شده است . مکان های جوانه زنی خستگی در اتصال معمولا محل های عیوب متالورژیکی هستند که در حین لحیم کاری بوجود می آیند. انواع عیوبی که مکان های مناسبی برای جوانه زنی ترک هستند شامل عدم نفوذ مذاب، عدم ترکنندگی سطح ، ترکهای انقباضی ، تشکیل فاز میانی و وجود ناخالصی های موجود در لحیم می باشند.
در این نقاط تحت تنش خستگی ، ترک در تنش های پایین نیز ایجاد می شود.
٣-٣- تاثیر دمای پیش گرم
شکل ٣ وجدول ۴ تاثیر دمای پیش گرم بر استحکام کششی و خستگی آلیاژهای آلومینیوم سری ٣٠٠٠، ٨٠٠٠ و ۵٠٠٠ را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود با افزایش دمای پیش گرم استحکام کششی (ماکزیمم ) کاهش یافته است که این بیشتر بخاطر آنیل شدن بیشتر قطعه و در نتیجه نرم شدن آن می باشد. در آزمایش خستگی نتیجه بر عکس آزمایش کشش بدست آمده و با افزایش دمای پیش گرم استحکام خستگی (تعداد سیکل های منجر به شکست ) افزایش یافته است . پیشگرم کردن قطعه به منظور ذوب شدن روانساز و آماده سازی سطح برای انجام لحیم کاری و ایجاد تر کنندگی مناسب سطح انجام می شود. از طرفی اگر پیش گرم کردن به مقدار کافی انجام نشود روانساز دارای کارایی مناسب نبوده و کیفیت اتصال کاهش می یابد. بنابراین درجه حرارت پیش گرم در یک حالت بهینه مثلا ٣۵٠ تا ۴٠٠ درجه سانتیگراد کنترل می شود[١٢] .

طبق نتایج بدست آمده از جدول ۴ و شکل ٣، استحکام (خستگی ، کششی ) آلیاژ ٣١٠۵ آلومینیوم، بطور کلی تحت شرایط مساوی نسبت به آلیاژهای ٨٠١١ و۵٠١٠ آلومینیوم ، بالاتر می باشد. بنابراین می توان از این آزمایش ها نتیجه گرفت که لحیم پذیری آلیاژ ٣١٠۵ آلومینیوم، بهتر از آلیاژهای ٨٠١١ و ۵٠١٠ است .
٣-۴- نتایج آزمایش سختی در اطراف اتصال
نتایج آزمایش سختی برای هر سه آلیاژ در جدول ۵ بر حسب فاصله از محل اتصال نشان داده شده است .
مشاهده می شود که تغییرات سختی در اطراف از اتصال کم بوده و با افزایش فاصله از محل اتصال، سختی افزایش یافته است . علت این امر بخاطر آنیل شدن بیشتر قطعات در دمای لحیم کاری بوده است .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 11 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد