Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Mohsen Safavi,Ghasem Azimi Rooien
سید محسن صفوی (استاد راهنما) قاسم عظیمی روئین (استاد مشاور)
 
STUDENT
Masood Eslami
مسعود اسلامی نصرت آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

The Effect of Welding Parameters on Mechanical properties and Microstructure of Austenitic stainless steel AISI 316 Welded by Friction Stir Welding
Friction stir welding is one of the new solid state welding methods. Recently, extensive researches have been performed on stainless steel welding using this method. In this research, the effect of the tool rotational and traverse speed on mechanical properties and microstructure of austenitic stainless steel AISI 316 was examined. Plates with dimension of 150×100×2 mm were joined by this method. The rotational speeds were determined to be 630, 800 and 1000 RPM and traverse speeds as 55, 63 and 80 mm/min. Tungsten carbide with conical pin profile with the lower diameter of 5 and upper diameter of 5.5mm was used as the tool metal. During the studies, the tool angle of 0° was kept constant. Full penetrated and defect-free butt welded joints were successfully produced, under all applied welding conditions. In order to study mechanical properties, the tensile, impact and hardness tests were performed and in order to study microstructure, optical microscope and scanning electron microscope were used. The joints showed a higher tensile strength, yield strength and hardness than the base metal. The impact test results showed that this method reduce the impact property of metal and with increasing of traverse and rotational speeds, fracture energy has reduced. The hardness test results showed that this mechanical property has been improved and with increasing traverse and rotational speeds, the hardness increased, too. Study of tensile test results showed the improvement of yield and tensile strengths. Increasing rotational and traverse speed, the yield and tensile strengths have increased first and decreased finally. Metallurgical tests showed that the friction stir welding improved the microstructure and made the grains forming austenitic phase smaller and has improved the metallurgical properties. Improving the microstructure has improved the hardness, tensile strength and yield strength properties, too. In the stir zone of the austenitic stainless steel, a refined grain structure with some features of dynamic recrystallization was evidenced. Also intermetallic compounds and their effects on the mechanical properties of the joints were investigated. Response surface method has used for analyzing hardness, tensile and yield strength and fracture energy test results. The response surface method helps for predicting the test results and analysis the results with increasing the tool rotational and traverse speed at the same time and also helps for determining the mechanical property that the welding parameters have the most effect on it. Mechanical tests analysis using the response surface method showed that increasing rotational and traverse speed, has reduced the tensile strength and fracture energy of specimens but has improved the hardness. Response surface method analysis showed that the effect of the tool rotational and traverse speed on the hardness is more than fracture energy, tensile strength and yield strength. Keywords: Friction stir welding, Stainless steel, Traverse and rotational speed, Mechanical and metallurgical properties.
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یکی از روش های نوین جوشکاری حالت جامد به شمار می آید. در سال های اخیر فعالیت های گسترده ای در زمینه ی جوشکاری فولادهای زنگ نزن با استفاده از این روش انجام شده است. در این پروژه، تأثیر سرعت دورانی و سرعت خطی ابزار بر خواص مکانیکی و ساختار میکروسکوپی فولاد زنگ نزن آستنیتی 316 جوش داده شده به روش اصطکاکی اغتشاشی مورد بررسی قرار گرفته است. ورق هایی به ابعاد 2×100×150 میلیمتر با این روش به یکدیگر جوش داده شدند. از سرعت های دورانی 630، 800 و 1000 دور در دقیقه و سرعت های خطی 55، 63 و 80 میلیمتر در دقیقه به عنوان پارامترهای جوشکاری استفاده شده است. ابزار مورد استفاده در این تحقیق، از جنس تنگستن کاربید بوده است. پس از جوش دادن نمونه ها، بر روی آن ها آزمایش های مکانیکی کشش، مقاومت به ضربه و سختی سنجی و بررسی های متالورژیکی نیز با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی انجام شده است. با بررسی داده های آزمایش ضربه مشخص شده است که این روش جوشکاری خاصیت مقاومت به ضربه ی فلز را کاهش داده و با افزایش سرعت خطی و دورانی ابزار، انرژی شکست کاهش یافته است. نتایج آزمایش سختی نشان داده است که سختی نمونه های جوش داده شده نسبت به به فلز پایه بهبود یافته و با افزایش سرعت خطی و دورانی ابزار، سختی آن ها نیز افزایش یافته است. از داده های آزمایش کشش این نتیجه به دست آمده است که استحکام کششی و استحکام تسلیم نمونه ها در مقایسه با فلز پایه افزایش یافته است. با افزایش سرعت دورانی و سرعت خطی ابزار، استحکام تسلیم و کششی نمونه های جوش داده شده ابتدا افزایش و سپس کاهش یافته است. از بررسی های متالورژیکی انجام شده بر روی نمونه ها مشخص شده است که جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی باعث بهبود ساختار میکروسکوپی و ریز شدن دانه های فلز جوش شده است. بهبود یافتن ریزساختار تشکیل دهنده ی فلز جوش، باعث بهبود خواص مکانیکی کشش و سختی فلز جوش نیز شده است. با آنالیز نتایج آزمایش های آزمایش های مکانیکی با استفاده از تحلیل واریانس سطح پاسخ، مشخص شده است که با افزایش هم زمان سرعت دورانی و خطی ابزار، استحکام کششی و انرژی شکست نمونه های جوش داده کاهش ولی خاصیت سختی آن ها بهبود پیدا کرده است. کلمات کلیدی: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، فولاد زنگ نزن، سرعت خطی و دورانی، خواص مکانیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی