تاثير ميكرو ساختار فولاد CK45 بر وقوع پديده نرم شدگي آكوستيكي

Effect of Micro structure on Acoustic Softening of CK45 Steel

امواج ارتعاشي با فركانس بيشتر از 20كيلوهرتز كه تحت عنوان ارتعاشات اولتراسونيك شناخته مي شود، در بسياري از روش هاي توليدي و فرآيندهاي مهندسي به كارگرفته مي شود. دراين مقاله به بررسي وقوع پديده نرم شدگي آكوستيكي درنمونه هاي فولادي با سه نوع ميكروساختار متفاوت پرداخته شده است. براي اين منظور توسط عمليات حرارتي آستمپرينگ و كوئنچ نمونه هايي با ريزساختارهاي بينيتي و مارتنزيتي ايجادگرديد. ابعاد نهايي اين نمونه ها جهت انجام تست توسط روش المان محدود آناليزمودال در نرم افزار انسيس طوري بدست آورده شد كه فركانس رزونانس نمونه با فركانس رزونانس ترانسديوسر برابر باشد. با توجه به اين كه دراثراعمال ارتعاشات اولتراسونيك، تنشي موسوم به تنش ارتعاشي به شبكه كريستالي وارد مي شود و اين تنش باعث حركت نابجايي ها گشته و باعث كاهش استحكام تسليم ونهايي نمونه مي گردد. در اين مقاله با اعمال ارتعاشات اولتراسونيك با شدت w/cm255 به مقدار 18% ، 12% و 8% از استحكام تسليم نمونه ها با ريزساختار فريتي و پرليتي، بينيتي و همچنين مارتنزيتي كاسته مي شود. به علت جذب انرژي ارتعاشات توسط نابجايي ها، شكل دهي و فرم دهي اين مواد با صرف نيروي كمتر انجام مي گيرد. همچنين در اين مقاله يك مدل عددي براي نرم شدگي آكوستيكي بررسي گرديد و مشخص شد كه همبستگي مناسبي بين روش مدل سازي عددي و نتايج آزمايش هاي تجربي وجود دارد.

Vibration waves with frequencies greater than 20 kHz, known as ultrasonic vibrations, are used in many manufacturing and engineering processes. This paper studies the occurrence of acoustic softening in steel specimens with three different microstructures. For this purpose, specimens with bainite and martensitic microstructures were created by Austempering and Quench heat treatments. The final dimensions of these specimens were obtained with Modal finite element analysis using ANSYS software so that the resonance frequency of the specimen is equal to the resonance frequency of transducer. Given that ultrasonic vibration induces a tension called vibrational stress to the crystal, this stress causes movement of dislocations and reduces the yield strength of specimens. In this paper 55 w / cm2 ultrasonic vibration, 18%, 12% and 8% yield strengths of specimens are reduced with ferrite- perlite, bainite and martensitic microstructure. Due to the absorption of vibrational energy by dislocation, the metal forming of these materials takes place with less energy. Also, in this paper, a numerical model for acoustic softening was investigated and it was found that there is a good correlation between numerical modeling and experimental e results.