تاثیر مورفولوژی فصل مشترک بر روی استحکام اتصال در طول فرآیند شکل‌دهی مجدد لوله‌های دو لایه مس- آلومینیوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه طراحی صنعتی، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه هنر اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکد ههای فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

با پیشرفت روزافزون در صنایع مختلف مانند هوافضا، شیمیایی و انتقال سیالات، تولید لوله ­های چهارگوش دولایه به دلیل کاربرد فراوانشان بیش ا زپیش مورد اهمیت قرارگرفته است. در پژوهش حاضر، فرآیند چهارگوش کردن لوله­ های گرد دولایه آلومینیوم-مس که به وسیله جوشکاری انفجاری تولیدشده، توسط فرآیند نورد چهار غلتکی موردبررسی قرارگرفته است. تأثیر مورفولوژی فصل مشترک اولیه بر روی ریزساختار و استحکام فصل مشترک اتصال طی فرآیند شکل دهی به وسیله میکروسکوپ الکترونی و آزمون استحکام برشی موردبررسی قرارگرفته است. همچنین وجود و نحوه توزیع ترکیبات بین فلزی در فصل مشترک توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز شیمیایی عناصر موردمطالعه قرارگرفته اند. نتایج نشان می­ دهد موجی بودن فصل مشترک، میزان پیوستگی و ضخامت لایه بین فلزی تشکیل شده در فصل مشترک لوله­ های دولایه گرد اولیه از اهمیت عمدهای در طول فرآیند شکل دهی برخوردار بوده و بر کیفیت فصل مشترک و خواص مکانیکی اتصال محصول نهایی تأثیرگذار هستند. استحکام اتصال لوله­ هایی با فصل مشترک موجی شکل و حداقل ترکیبات بین فلزی قبل و بعد از فرآیند شکل دهی تغییر قابل توجهی نداشته اما استحکام اتصال با افزایش ضخامت لایه بین فلزی کاهش می یابد و افت استحکام اتصال در طول فرآیند شکل دهی برای لوله هایی با فصل مشترک با لایه بین فلزی ضخیم تر با شدت بیشتری همراه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Influence of Interface Morphology on the Bond Strength During the Reshaping Process of Al-Cu Bimetal Pipes

نویسندگان [English]

  • A. Tajyar 1
  • A. Masoumi 2
1 Department of Industrial Design - Faculty of Architecture and Urban Design-Art university of Isfahan-Isfahan-Iran
2 School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

With the increasing advances in various industries such as aerospace, chemical and fluid transfer, manufacturing of bimetal noncircular tubes as their frequent use is more than ever important. In the present study, the squaring process of aluminum-copper bimetal pipes produced by explosive welding, using rolling process was studied. The effect of interface morphology on the microstructure and strength of the bond interface during the reshaping process was investigated by an optical microscope and shear strength test. Moreover, the presence and distribution of the intermetallic compounds at the interface was investigated by the electron microscope and energy dispersive X-ray spectroscopy analysis. The results show that the wavy form of the interface and the continuity and thickness of the intermetallic compound layer which is formed at the interface of the initial round pipes have a major importance during the reshaping process and effect on the mechanical properties and interface quality of the finished square tubes. Bond strength of tubes with wavy form interface and minimal intermetallic compounds at their interface, have not changed significantly before and after the forming process but the bond strength decreases by increasing the thickness of intermetallic compound layer and the drop in bond strength during the forming process is more severe for the tubes with thicker intermetallic compounds layer at their interface.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reshaping process
  • Square bimetal tube
  • Bond interface
  • Explosive welded circular pipe

مراجع

[1] M. Asemabadi, M. Sedighi, M. Honarpisheh, Investigation of cold rolling influence on the mechanical properties of explosive-welded Al/Cu bimetal, Materials Science and Engineering: A, 558 (2012), 144-149.
[2] F. Dehghani, M. Salimi, Analytical and experimental analysis of the formability of copper-stainless-steel 304L clad metal sheets in deep drawing, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 82(1-4) (2016) 163-177.
[3] S. Mróz, P. Szota, H. Dyja, A. Kawalek, Theoretical and experimental analysis of the Cu-Al bimetallic bar rolling process, Metalurgija-Zagreb, 50(2) (2011) 85-88.
[4] S. Mróz, P. Szota, A. Stefanik, S. Wąsek, G. Stradomski, Analysis of Al-Cu bimetallic bars properties after explosive welding and rolling in modified passes, Archives of Metallurgy and Materials, 60(1) (2015) 427-432.
[5] H. Dyja, S. Mróz, A. Milenin, Theoretical and experimental analysis of the rolling process of bimetallic rods Cu-steel and Cu-Al, Journal of Materials Processing Technology, 153 (2004) 100-107.
[6] H. Dyja, S. Mroz, Z. Stradomski, Properties of joint in the bimetallic rods Cu-Al and Cu-steel after explosive cladding and the process of rolling, METALURGIJA-SISAK THEN ZAGREB-, 42(3) (2003) 185-192.
[7] A. Milenin, S. Berski, G. Banaszek, H. Dyja, Theoretical analysis and optimisation of parameters in extrusion process of explosive cladded bimetallic rods, Journal of materials processing technology, 157 (2004) 208-212.
[8] S. Berski, H. Dyja, A. Maranda, J. Nowaczewski, G. Banaszek, Analysis of quality of bimetallic rod after extrusion process, Journal of Materials Processing Technology, 177(1-3) (2006) 582-586.
[9] X. Guo, H. Wang, Z. Liu, L. Wang, F. Ma, J. Tao, Interface and performance of CLAM steel/aluminum clad tube prepared by explosive bonding method, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 82(1-4) (2016) 543-548.
[10] X.-J. Sun, T. Jie, X.-Z. Guo, Bonding properties of interface in Fe/Al clad tube prepared by explosive welding, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21(10) (2011) 2175-2180.
[11] A. Mamalis, A. Szalay, N. Vaxevanidis, D. Manolakos, Fabrication of bimetallic rods by explosive cladding and warm extrusion, Journal of Materials Processing Technology, 83(1-3) (1998) 48-53.
[12] A. Tajyar, A. Masoumi, Experimental analysis of bonding strength in shape rolling of Al–Cu bimetallic circular pipes into square tubes, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 231(22) (2017) 4087-4098.
[13] T.C. Chen, J.M. Ye, Finite-element analysis of the double lateral compression of clad tube into a Symmetric Square-Tube, in: Advanced Materials Research, Trans Tech Publ, 337(2011), 332-335.
[14] T.-C. Chen, J.-M. Ye, Finite-Element Analysis of the Lateral Compression of Clad Tube between V-Shaped Dies, Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers,34(4), (2013) ), 331-340.
[15] L.S. Bayoumi, A.S. Attia, Determination of the forming tool load in plastic shaping of a round tube into a square tubular section, journal of materials processing technology, 209(4) (2009) 1835-1842.
[16] K. Abrinia, H. Farahmand, An upper bound analysis for the reshaping of thick tubes with experimental verification, International Journal of Mechanical Sciences, 50(2) (2008) 342-358.
[17] A. Tajyar, K. Abrinia, FEM Simulation and Experimental Investigation of Reshaping of Thick Tubes in different passes, in: ASME 2009 International Manufacturing Science and Engineering Conference, American Society of Mechanical Engineers, (2009), 577-581.
[18] A. Loureiro, R. Mendes, J. Ribeiro, R. Leal, I. Galvão, Effect of explosive mixture on quality of explosive welds of copper to aluminium, Materials & Design, 95 (2016),256-267.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 50، شماره 3
مرداد و شهریور 1397
صفحه 467-478

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار