شبيه سازي و تحليل فرآيند توليد كامپوزيت زمينه آلومينيومي با تقويت كننده فولادي و انجام تست تجربي به روش جوشكاري انفجاري

Simulation, Analysis and Experimental Investigation of the Production of Aluminum Based Composite Reinforced by Steel Wire via Explosive Welding Method

كامپوزيت هاي پايه آلومينيومي به روش هاي مختلفي نظير اختلاط در حالت مايع, آلياژسازي مكانيكي و غيره توليد مي شوند. يكي از روش هاي نوين مورد استفاده در توليد كامپوزيت زمينه آلومينيومي روش جوشكاري انفجاري مي باشد. جوشكاري انفجاري يك فرآيند حالت جامد است كه در آن از انرژي انفجار براي اتصال دو يا چند ماده با هم تحت فشار بالا استفاده مي شود. جوشكاري انفجاري روشي قابل قبول براي اتصال فلزات غير هم جنس مي باشد. در اين تحقيق, صفحات آلومينيوم 1050 به روش جوشكاري انفجاري با الياف فولادي تقويت شده اند. الياف فولادي در چيدمان بين دو صفحه آلومينيومي قرار گرفته و با انجام فرآيند جوشكاري انفجاري اتصال صفحات و الياف تقويت كننده ايجاد گرديد. عوامل مختلفي مانند فاصله توقف, نوع و مقدار ماده منفجره, زاويه ي قرارگيري صفحات و... بر روي اتصال قابل قبول تاثير دارد. در اين مقاله با استفاده از شبيه سازي و رسم پنجره جوشكاري پارامترهاي مناسب فرآيند تعيين شده و چيدمان فرآيند جوشكاري انفجاري طراحي گرديد. قطعات توليد شده با استفاده از اين فرآيند مورد بررسي توسط ميكروسكوپ نوري قرار گرفتند نتايج شبيه سازي نشان داد كه با افزايش بار انفجاري در فاصله توقف ثابت سرعت برخورد و زاويه ديناميكي برخورد افزايش يافته است. نتايج متالوگرافي نشان داد كه با انتخاب پارامترهاي بهينه به كمك شبيه سازي و رسم پنجره جوشكاري, اتصال كامل فاز زمينه و تقويت كننده با استفاده از فرآيند جوشكاري انجام پذيرفته است و هيچ گونه حفره و منطقه ذوبي و يا ترك در فصل مشترك بين آلومينيوم و الياف فولادي به وجود نيامده است.

Aluminum based composites are manufactured in a variety of methods, such as mixing in liquid state, mechanical alloying and so on. Explosive welding is one of the modern ways of producing Aluminum based composite. Explosive welding is used for excellent bonding of similar and dissimilar materials with a wide variety of thicknesses, area dimensions and different thermal and mechanical properties. In this study, Aluminum plates were reinforced by steel wires by explosive welding. The steel wires are placed between two Aluminum plates and joint between plates and reinforcement were made by explosive welding process. The quality and morphology of the interface depend on standoff, the geometry of the welded plates, the properties of the metals, etc. In this paper, the appropriate parameters were determined using the numerical simulation and drawing of weldability window and layout of explosive welding was designed. The produced parts were examined by optical microscope. The simulation results showed that in the constant stand off by increasing the explosive ratio in constant standoff, velocities collision and dynamic collision angle increased. The metallography results showed that the composite obtained excellent bonding quality of interface without void and fracture.