The Effect of Various Parameters on Out-of-phase Thermo-mechanical Fatigue Lifetime of A356.0 Cast Aluminum Alloy

در اين مقاله، تاثير پارامترهاي مختلف بر عمر خستگي ترمومكانيكي غيرهمفاز آلياژ ريخته گري آلومينيوم، بررسي شده است. پارامترهاي مورد بررسي شامل دماي بيشينه، زمان نگهداري دما و فاكتور بارگذاري ترمومكانيكي است. آزمون هاي خستگي ترمومكانيكي غيرهمفاز با در نظر گرفتن شرايط واقعي كاركرد سرسيلندر موتور ديزل انجام شده است. دماي بيشينه بين 200 تا 275 درجه سانتيگراد، تغيير مي كند و فاكتور بارگذاري ترمومكانيكي كه نسبت كرنش مكانيكي به كرنش حرارتي مي باشد، بين 75 تا 150 درصد درنظر گرفته شده است. زمان نگهداري دما در دماي بيشينه نيز، بين 5 تا 180 ثانيه تغيير مي كند. سطوح شكست نمونه هاي آزمون با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي مطالعه شده است. اين عكس هاي گرفته شده با ميكروسكوپ الكتروني روبشي، نشان مي دهند كه آلياژ آلومينيوم داراي رفتار نرم و شكل پذيري است. پديده نرم شوندگي سيكلي نيز، در منحني هاي هيستريزيس تنش- كرنش مشاهده مي شود. نتايج آزمون هاي خستگي ترمومكانيكي نشان مي دهند كه زمان نگهداري دما، اثر چنداني بر عمر خستگي ندارد. اما اثر دماي بيشينه و فاكتور بارگذاري ترمومكانيكي بر عمر خستگي آلياژ آلومينيوم، قابل توجه است..

In this paper, the effect of various parameters on the out-of-phase thermo-mechanical fatigue (OP-TMF) lifetime of the A356.0 cast aluminum alloy is investigated. Studied parameters include the maximum temperature, the dwell time, and the thermo-mechanical loading factor. OP-TMF tests are conducted considering realistic running conditions of diesel engine cylinder heads. The maximum temperature varies between 200 to 275°C and the thermo-mechanical loading factor, which is the ratio of the mechanical strain to the thermal strain, is considered between 75 to 150%. The dwell time (or the holding time) changes between 5 to 180 sec. at the maximum temperature. Fracture surfaces of specimens are studied using the scanning electron microscopy (SEM). These SEM images reveal that the A356.0 alloy has a ductile behavior. The cyclic softening phenomenon is also observed during stress-strain hysteresis loops. TMF test results demonstrate that the dwell time bears no significant effect upon the lifetime. However, large influences for the maximum temperature and the thermo-mechanical loading factor are depicted in the lifetime of the A356.0 alloy.