Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علی شفیعی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamadsdegh Bahrami
محمدصادق بهرامی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
One of the major processes in reconstructing the parts subject to wear, oxidation, and high-temperature corrosion is applying coatings to protect the parts' surface, where considering the conditions of high temperature, high tension, etc. and in order to reduce damage, different coatings can be applied on the surface of the parts. Extrusion tools, casting molds, cutting tools, etc. could be named among these, and hot-work tool steel (H13) is one of the most common materials considered in such industries. Moreover, since any electrically conductive alloy could be used in the electrospark method for low-temperature melting and deposition, as well as high-speed melting and freezing of the coatings, and considering the significant advantages of TIG coating method such as high-speed coating, low cost, high quality, etc., the process of coating proves easy. Since both methods mentioned above are currently used in the industry, the present research attempts to study the properties of substrates, wear behavior of substrates and coatings at ambient temperature as well as high temperature, and different aspects of the two methods above. To this aim, coatings made of H13 steel were created over a substrate made of the same material through the two methods above. Then Scanning Electron Microscope (SEM) featuring Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) and non-contact Atmic Force Microscopy (nc-AFM) was used to study the roughness and wear properties. X-Ray Powder Diffraction (XRD) was used to identify the phases within the coatings. For wear testing, Pin on Disk Test was carried out in the absence of lubricants and using alumina balls, under 3, 6, and 9 kg loads at ambient temperature, and 3 kg load at 450 degrees. The results indicated that the roughness of the electrospark method was about 4 ?m, while the roughness of the coating applied via TIG was about 800 nm. This difference in roughness as well as the much higher thickness of the coating applied through TIG method had a significant effect on the wear behavior of the samples and led to much less wear resistance of the electrospark coating than that of the other two samples. Also, this played a major role in the dominant wear mechanism of the samples, as the wear routs and particles were indicated in SEM images. Moreover, the results from high-temperature wear testing were in complete accordance with the results from ambient-temperature wear testing and both indicated higher wear resistance of TIG coatings than electrosprk coatings. All in all, since the aim of the present research was close simulation of industrial conditions, and although both coatings applied showed lower wear resistance than the substrate, TIG coating method can be considered as a suitable method for industrial repair, despite lack of heat treatment, due to the proximity of its wear resistance to that of the substrate. Key words : H13 steel , Electrospark Deposition , TIG , Wear
یکی از فرایندهایی که می توان در بازسازی قطعاتی که در اثر سایش، اکسیداسیون و یا خوردگی داغ تخریب شده اند، مورد استفاده قرار داد، فرآیند الکترواسپارک می باشد. این روش در مقایسه با روش جوشکاری TIG دارای مزایا و معایبی می باشد. با نظر به اینکه روش پوشش دهی TIG مزایای قابل توجهی از جمله سرعت بالای پوشش دهی ، هزینه کم ، کیفیت سطح بالا و... را داراست. نظر بر اینکه هر دو روش مذکور، در حال حاضر در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد، در این پژوهش سعی بر آن شده است که ضمن مطالعه و بررسی رفتار سایشی فلز زیرلایه در دمای محیط و دمای بالا، رفتار سایشی پوشش اعمالی توسط دو روش فوق الذکر مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور پوشش هایی از جنس فولاد H13 بر روی زیر لایه ای از همان جنس به دو روش مذکور اعمال گردید. سپس از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به میکروآنالیزور تفکیک انرژی (EDS) و میکروسکوپ بین اتمی غیر تماسی (non-contact AFM) برای بررسی زبری و خواص سایشی استفاده شد. شناسایی فازهای موجود در پوشش ها توسط استفاده از الگوی پراش پرتو اشعه ایکس (XRD) انجام گردید. به منظور انجام آزمون سایش، آزمون پین بر روی دیسک در شرایط غیر روانکار در دمای محیط تحت سه بار3 و 6 و 9 کیلوگرم و در دمای 450 درجه سانتی گراد تحت بار 3 کیلوگرم، به وسیله گوی آلومینا انجام گرفت. نتایج آزمون ها نشان داد که زبری پوشش الکترواسپارک در حدود 4 میکرومتر و زبری پوشش اعمال شده به روش TIG در حدود 800 نانو متر است. این مقدار تفاوت زبری و هم چنین ضخامت بسیار بالاتر پوشش اعمال شده به روش TIG، تاثیر بسزایی در رفتار سایشی نمونه ها داشت و سبب شد که پوشش الکترواسپارک مقاومت به سایش بسیار کمتری نسبت به دو نمونه دیگر از خود نشان دهد.هم چنین بررسی مسیر و ذرات سایش توسط SEM نشان داد که این موضوع می تواند نقش بسزایی را در مکانیزم غالب سایش نمونه ها داشته باشد. هم چنین نتایج حاصل از تست سایش دمای بالا نیز با نتایج تست سایش دمای محیط، مطابقت کامل دارد و هر دو حاکی از برتری مقاومت به سایش پوشش TIG نسبت به الکترواسپارک است. به طور کلی، با توجه به اینکه هر دو پوشش اعمال شده، مقاومت به سایش ضعیف تری نسبت به زیر لایه نشان دادند، اما می توان روش پوشش دهی TIG را به دلیل نزدیکی مقاومت به سایش آن به زیر لایه، روش مناسب تری در مقایسه با روش الکترواسپارک جهت تعمیرات در صنعت معرفی کرد. کلمات کلیدی : الکترواسپارک، فولاد گرم کار H13، جوشکاری TIG ، سایش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی