Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علي شفيعي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamadsdegh Bahrami
محمدصادق بهرامي

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
چکيده يکي از فرايندهايي که مي توان در بازسازي قطعاتي که در اثر سايش، اکسيداسيون و يا خوردگي داغ تخريب شده اند، مورد استفاده قرار داد، فرآيند الکترواسپارک مي باشد. اين روش در مقايسه با روش جوشکاري TIG داراي مزايا و معايبي مي باشد. با نظر به اينکه روش پوشش دهي TIG مزاياي قابل توجهي از جمله سرعت بالاي پوشش دهي ، هزينه کم ، کيفيت سطح بالا و... را داراست. نظر بر اينکه هر دو روش مذکور، در حال حاضر در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرد، در اين پژوهش سعي بر آن شده است که ضمن مطالعه و بررسي رفتار سايشي فلز زيرلايه در دماي محيط و دماي بالا، رفتار سايشي پوشش اعمالي توسط دو روش فوق الذکر مورد مطالعه قرار گرفت. بدين منظور پوشش هايي از جنس فولاد H13 بر روي زير لايه اي از همان جنس به دو روش مذکور اعمال گرديد. سپس از ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) مجهز به ميکروآناليزور تفکيک انرژي (EDS) و ميکروسکوپ بين اتمي غير تماسي (non-contact AFM) براي بررسي زبري و خواص سايشي استفاده شد. شناسايي فازهاي موجود در پوشش ها توسط استفاده از الگوي پراش پرتو اشعه ايکس (XRD) انجام گرديد. به منظور انجام آزمون سايش، آزمون پين بر روي ديسک در شرايط غير روانکار در دماي محيط تحت سه بار3 و 6 و 9 کيلوگرم و در دماي 450 درجه سانتي گراد تحت بار 3 کيلوگرم، به وسيله گوي آلومينا انجام گرفت. نتايج آزمون ها نشان داد که زبري پوشش الکترواسپارک در حدود 4 ميکرومتر و زبري پوشش اعمال شده به روش TIG در حدود 800 نانو متر است. اين مقدار تفاوت زبري و هم چنين ضخامت بسيار بالاتر پوشش اعمال شده به روش TIG، تاثير بسزايي در رفتار سايشي نمونه ها داشت و سبب شد که پوشش الکترواسپارک مقاومت به سايش بسيار کمتري نسبت به دو نمونه ديگر از خود نشان دهد.هم چنين بررسي مسير و ذرات سايش توسط SEM نشان داد که اين موضوع مي تواند نقش بسزايي را در مکانيزم غالب سايش نمونه ها داشته باشد. هم چنين نتايج حاصل از تست سايش دماي بالا نيز با نتايج تست سايش دماي محيط، مطابقت کامل دارد و هر دو حاکي از برتري مقاومت به سايش پوشش TIG نسبت به الکترواسپارک است. به طور کلي، با توجه به اينکه هر دو پوشش اعمال شده، مقاومت به سايش ضعيف تري نسبت به زير لايه نشان دادند، اما مي توان روش پوشش دهي TIG را به دليل نزديکي مقاومت به سايش آن به زير لايه، روش مناسب تري در مقايسه با روش الکترواسپارک جهت تعميرات در صنعت معرفي کرد. کلمات کليدي : الکترواسپارک، فولاد گرم کار H13، جوشکاري TIG ، سايش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی