بررسی اثر تعداد پاس و طراحی ابزار در فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر اندازه دانه، سختی و مقاومت سایشی فولاد Ck45

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

2 استادیار، گروه مکانیک، دانشکده فنی مهندسی باهنر شیراز، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، شیراز، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران

4 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

چکیده

فرایند اصطکاک-اغتشاشی برای اصلاح ساختار وخواص آلیاژهای آلومینیوم، مس، منیزیم وفولادها بکار گرفته شده است ولی میزان تحقیقات مرتبط با فولاد در این مورد بسیار کمتر است. با توجه به این که فولادها علاوه بر آلیاژهای آلومینیم، مس و منیزیم دارای خواص مهندسی خوب و کاربردهای بسیار فراوان در صنعت هستند، نیاز به بررسی بیشتر انواع فولاد با فرآیند اصطکاکی اغتشاشی احساس می‌شود. در این رابطه، تحقیق حاضر به بررسی تاثیر فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر اندازه دانه، سختی و مقاومت سایشی  فولاد Ck45 در اثر تغییر تعداد پاس و طراحی ابزار می­‌پردازد. در این تحقیق نشان داده شد که روش اصطکاکی اغتشاشی روش مؤثری برای افزایش سختی و مقاومت سایشی در این فولاد می­‌تواند باشد به گونه­‌ای که افزایش تعداد پاس باعث تولید حرارت بیشتر بر واحد طول شده و همچنین باعث تأثیر­گذاری بر اندازه دانه­‌ها، سختی و احتمالاً نفوذ اتمی می­‌گردد. بطور کلی در فرایند اصطکاکی-اغتشاشی با افزایش تعداد پاس، اندازه دانه‌­ها در ناحیه اغتشاشی بزرگتر می­‌شود در حالی‌که سختی نهایی و مقاومت سایشی تحت تأثیرات مشترک اندازه دانه و سختی تعیین می­‌گردد.  نتایج حاکی از آن است که سختی تا 42 درصد افزایش و میزان سایش تا 85 درصد نسبت به نمونه اولیه توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of the Number of Passes and Tool Design in the Friction-Stirring Process on the Grain Size, Hardness and Wear Resistance of Ck45 Steel

نویسندگان [English]

  • Mohammad Javad Marzban 1
  • Seyed Ahmad Behgozin 2
  • Maziar Janghorban 3
  • Ahmad Afsari 4
1 Department of Mechanical Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Shiraz Bahonar Engineering College, Technical and Vocational University (TVU), Shiraz, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran
4 Department of Mechanical Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

Friction stir processing is widely used for improvement of properties and microstructure of Aluminum, Copper and Magnesium alloys but investigation on steels are limited. Due to the fact that steel alloys, in addition to aluminum, copper and magnesium alloys, have good engineering properties and vast applications in the industry, they need to be processed by friction-stirring process. In this regard, the present research examines the effect of frictional stirring process on grain size, hardness and wear resistance of Ck45 steel due to the number of passes and tool design. In this research, it was shown that the friction-stirring method can be an effective method to increase the hardness and wear resistance of this steel in such a way that increasing the number of passes causes more heat generation per unit length and also affects the grain size, hardness and probably atomic penetration. In general, with the increase in the number of passes, the size of the grains in the stirring area becomes larger, while the final hardness and wear resistance are determined under the joint effects of grain size and hardness. The results indicate that the hardness has increased by 42% and the amount of wear has decreased by 85% compared to the original sample by the frictional stirring process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction-stirring process
  • Ck45 steel
  • Grain size
  • Hardness
  • Wear resistance

مراجع

[1] Kumar, R., Kumar, H., Kumar, S., & Chohan, J. S. (2022). Effects of tool pin profile on the formation of friction stir processing zone in AA1100 aluminium alloy. Materials Today: Proceedings, 48, 1594-1603.
[2] Amirafshar, A., & Pouraliakbar, H. (2015). Effect of tool pin design on the microstructural evolutions and tribological characteristics of friction stir processed structural steel. Measurement, 68, 111-116.
[3] El-Sayed, M. M., Shash, A. Y., Abd-Rabou, M., & ElSherbiny, M. G. (2021). Welding and processing of metallic materials by using friction stir technique: A review. Journal of Advanced Joining Processes, 3, 100059.
[4] Merah, N., Abdul Azeem, M., Abubaker, H. M., Al-Badour, F., Albinmousa, J., & Sorour, A. A. (2021). Friction Stir processing influence on microstructure, mechanical, and corrosion behavior of steels: A review. Materials, 14(17), 5023.
[5] Rabiezadeh, A., Afsari, A., Bahmani, A., & Sohrabizadeh, S. (2018). Effects of Friction Stir Processing on Mechanical, Tribological and Corrosion Resistance of Low Carbon Steel (In persian).
[6] Mahmoudiniya, M., Kokabi, A. H., Kheirandish, S., & Kestens, L. A. (2018). Microstructure and mechanical properties of friction stir welded ferrite-martensite DP700 steel. Materials Science and Engineering: A, 737, 213-222.
[7] Kumar, S. S., Murugan, N., & Ramachandran, K. K. (2020). Effect of tool tilt angle on weld joint properties of friction stir welded AISI 316L stainless steel sheets. Measurement, 150, 107083.
[8] Khademi, A. R., & Afsari, A. (2017). Fabrications of surface nanocomposite by friction stir processing to improve mechanical and microstructural properties of low carbon steel. Transactions of the Indian Institute of Metals, 70(5), 1193-1198.
[9] Han, S. Z., Choi, E. A., Lim, S. H., Kim, S., & Lee, J. (2021). Alloy design strategies to increase strength and its trade-offs together. Progress in Materials Science, 117, 100720.
[10] Elayaperumal, A., Arulvel, S., & Khan, M. W. (2021). Assessment on the impact of FSP process parameters on microstructural, mechanical and wear behaviour of FSPed AA6082. Surface Topography: Metrology and Properties, 9(1), 015016.
[11] Khodabakhshi, E., Kazemi, S., & Ahmadifard, S. (2018). Investigation the mechanical and microstructural propreties of copper surface composite Cu/SiO2 fabricated by friction stir processing. Journal of Science and Technology of Composites, 4(4), 426-433.
[12] Ghadar, S., Momeni, A., Khademi, E., & Kazemi, S. (2021). Effect of rotation and traverse speeds on the microstructure and mechanical properties of friction stir processed 2205 duplex stainless steel. Materials Science and Engineering: B, 263, 114813.
[13] Ahmadifard, S., Momeni, A., Bahmanzadeh, S., & Kazemi, S. (2018). Microstructure, tribological and mechanical properties of Al7075/Ti3AlC2 MAX-phase surface composite produced by friction stir processing. Vacuum, 155, 134-141.
مهندسی ساخت و تولید ایران
دوره 9، شماره 7
مهر 1401
صفحه 29-38

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار