تحليل تجربي اثر عمليات حرارتي و ميزان تغيير شكل بر نحوه اتصال فولاد- آلومينيم در فرآيند اتصال چرخشي سرد

Experimental investigation of heat treatment and deformation rate effects on aluminum-steel bonding in cold spin-bonding process

اتصال چرخشي سرد فرآيندي جديد جهت توليد لوله هاي كامپوزيتي لايه اي مي باشد كه برمبناي فرآيند فلوفرمينگ ابداع شده است. استحكام اتصال در اين فرايند به ضخامت اوليه ورق، مقدار تغيير شكل، دماي اتصال، استحكام ورق هاي اوليه، عمليات حرارتي پس از اتصال و پارامترهاي توليد مانند نرخ پيشروي، سرعت دوران اسپيندل بستگي دارد. در كار حاضر بررسي تاثير ميزان كاهش ضخامت، دماي عمليات حرارتي و زمان عمليات حرارتي بر استحكام اتصال چرخشي فولاد و آلومينيم انجام شده است. استحكام اتصال ايجاد شده از طريق فرآيند اتصال چرخشي با استفاده از آزمون پوست كني يا لايه كني 180درجه اندازه گيري و بررسي هاي ساختاري نيز با استفاده از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي انجام شده است. از بين پارامترهاي بررسي شده، دماي عمليات حرارتي و به دنبال آن درصد كاهش ضخامت بيشترين تاثير را بر روي استحكام اتصال دارند و تاثير زمان عمليات حرارتي با توجه به محدوده سطوح انتخابي در اين مطالعه نسبت به دو عامل ديگر ناچيز است. نتايج نشان مي دهد كه افزايش دماي عمليات حرارتي تا حد معيني در اثر نفوذ اتم هاي فلزات در شبكه هاي يكديگر منجر به افزايش استحكام اتصال مي‌شود، اما افزايش بعد از آن باعث كاهش استحكام اتصال مي‌شود. همچنين مطالعات نشان داد كه بهترين شرايط 55 درصد كاهش ضخامت، دماي عمليات حرارتي 475 درجه سانتي گراد و زمان عمليات حرارتي 120 دقيقه است كه در اين شرايط استحكام اتصال نمونه به استحكام تسليم فلز پايه مي رسد.

Cold spin bonding is a newly invented method for producing layered composite tubes based on flow-forming process. Bonding strength in this process is dependent on parameters such as initial thickness, rate of deformation, bonding temperature, initial strength, heat treatment temperature, duration of heat treatment and also production parameters like feed rate and spindle RPM. In the present work, effect of rate on thickness reduction, heat treatment temperature and duration of heat treatment on bonding strength of steel and aluminum have been studied. The strength of bonding produced by cold spin bonding has been measured by peel test and structure investigation has been done by scanning electron microscopy. Among the parameters, heat treatment temperature and after that thickness reduction rate have the greatest effects on bonding strength while heat treatment duration has less effect by comparison. The results show that the rise of heat treatment temperature up to a certain level increases bonding strength, but above that level the strength will decrease. This study also has shown that the best condition occurs in %50 thickness reduction, heat treatment temperature of 475 degrees and 120 minutes of heat treatment in which bonding strength reaches the yield strength of base metal.