تحليل تجربي رفتار خستگي قطعات ساخته شده از آلياژ AlSi10Mg به روش ذوب گزينشي با ليزر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

ذوب گزينشي با ليزر به عنوان يكي از روش‌هاي ساخت افزودني، فناوري جذابي در توليد سريع قطعات فلزي با ساختار پيچيده است. اين فناوري كه به سرعت در حال توسعه و پيشرفت است، امكان توليد برخي از آلياژهاي آلومينيوم را نيز فراهم كرده است. با توجه به كاربرد گسترده قطعات توليد شده به روش ذوب گزينشي با ليزر در صنايع مختلف، ارزيابي رفتار خستگي اين قطعات از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. اين مسئله به ويژه در مورد آلياژهاي آلومينيوم مانند AlSi10Mg كه در حوزه‌هايي مانند خودروسازي و هوافضا استفاده مي‌شوند، حائز اهميت است. با وجود اهميت اين موضوع، بررسي‌هاي انجام شده نشان مي‌دهد كه تاكنون در داخل كشور، مطالعه جامعي بر روي رفتار خستگي آلياژ AlSi10Mg توليد شده به اين روش صورت نگرفته و داده‌هاي كافي در اين زمينه در دسترس نيست. بنابراين در اين پژوهش، رفتار خستگي آلياژ AlSi10Mg توليد شده به روش ذوب گزينشي با ليزر به صورت خمشي دوار بررسي شده است. اين آلياژ به دليل خواص مكانيكي برجسته، از جمله نسبت استحكام به وزن بالا، جوش‌پذيري مناسب و مقاومت در برابر خوردگي، كاربردهاي گسترده‌اي در حوزه‌هاي اشاره شده دارد. هدف اين تحقيق، دستيابي به اطلاعات جامعي از عملكرد خستگي آلياژ AlSi10Mg در رژيم پرچرخه، در دو حالت پس از ساخت و عمليات حرارتي رسوب‌سختي شده كه از فرايندهاي پس‌پردازش متداول اين آلياژ محسوب مي‌شود، است. علاوه بر اين، نتايج به دست آمده با رفتار خستگي آلياژ آلومينيومي مشابه كه به روش ريخته‌گري ماسه‌اي، به عنوان يكي از روش‌هاي ساخت متداول، توليد شده است، مورد مقايسه قرار گرفت. آزمون‌هاي خستگي خمشي دوار براي هر دو دسته نمونه، در سطوح تنش 195 و 234 مگاپاسكال (معادل 75% و 90% تنش تسليم ماده توليدشده به روش ذوب گزينشي با ليزر در حالت عمليات حرارتي شده) انجام شد. نتايج نشان داد كه نمونه‌هاي ذوب گزينشي با ليزر در حالت پس از ساخت، بالاترين عمر خستگي را در بين سه گروه مورد بررسي داشتند، كه اين موضوع به ساختار شبكه‌اي سيليسيم و چگالي بالاي نابجايي‌ها نسبت داده شد. در مقابل، نمونه‌هاي ريخته‌گري به دليل حضور عيوب انقباضي، ساختار دندريتي درشت‌تر و تمركز تنش ناشي از تيغه‌هاي سيليسيم، ضعيف‌ترين عملكرد خستگي را نشان دادند. نمونه‌هاي ذوب گزينشي با ليزر عمليات حرارتي‌شده عملكردي بين دو گروه ديگر داشتند. هرچند كه تغييرات ريزساختاري ناشي از عمليات حرارتي، مانند شكسته شدن ساختار شبكه‌اي سيليسيم، كروي‌شدن ذرات و كاهش چگالي نابجايي‌ها، موجب كاهش عمر خستگي آن‌ها در مقايسه با حالت پس از ساخت شد، اما همچنان عملكرد بهتري نسبت به نمونه‌هاي ريخته‌گري داشتند. از بررسي شكست‌نگاري مقاطع نمونه‌ها به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي دريافت شد كه مكانيزم‌هاي آغاز و رشد ترك مي‌تواند به عواملي از جمله زبري سطح، عيوب ناشي از عدم ذوب و تغييرات ريزساختاري بستگي داشته باشد. همچنين مشاهده‌ي خطوط اثر سهمي‌شكل (ناشي از ادغام ترك‌هاي كوچك با ترك اصلي خستگي) جهت گسترش ترك را نشان مي‌دهند.

233348

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان