تأثیر فاصله توقف و ضخامت ماده منفجره بر خواص اتصال انفجاری مس- فولاد زنگ‌نزن 304

نویسندگان

1 1. مرکز تحقیقات مهندسی پیشرفته، واحد شهر مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان

2 2. مهندسی مواد، جوشکاری، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد

چکیده

در این تحقیق، تأثیر متغیرهای فاصله توقف و ضخامت ماده منفجره بر خواص متالورژیکی فصل مشترک اتصال انفجاری مس به فولاد زنگ‌نزن 304 بررسی شده است. بررسی‌های آزمایشگاهی با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون‌های ریزسختی سنجی و استحکام سنجی کششی برشی انجام ‌شده است. کشیدگی دانه‌ها و ریزدانگی در مجاورت فصل مشترک بر اثر تغییر شکل پلاستیکی شدید اتفاق افتاده است. با افزایش متغیرهای آزمون، مناطق مذاب موضعی در مجاورت امواج افزایش‌ یافته که ترکیب مناطق مخلوطی از عناصر صفحات پایه و پرنده بوده است. نتایج ریز سختی نشان داده با کاهش ضخامت ماده منفجره و فاصله توقف سختی در مناطق مجاور فصل مشترک در قسمت مس از 4/103 ویکرز به 8/99 ویکرز کاهش یافته است. همچنین در قسمت فولاد زنگ‌نزن مقدار سختی در مجاورت فصل مشترک کاهش یافته که دلیل آن بالا رفتن دما در مجاورت فصل مشترک بوده است. همچنین در آزمایش استحکام کششی برشی در ضخامت ماده منفجره 79 میلی‌متر و فاصله توقف سه میلی‌متر بالاترین استحکام در حد 244 مگاپاسگال بوده و کمترین استحکام در ضخامت ماده منفجره 46 میلی‌متر و فاصله توقف سه میلی‌متر برابر 208 مگاپاسگال به‌دست آمد. با کاهش مقدار ضخامت ماده منفجره و فاصله توقف، استحکام کاهش یافته است.
 
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Standoff Distance and Explosive Material Thickness on Properties of Explosively Welded Copper and 304 Stainless Steel

نویسندگان [English]

  • M.R. Khanzadeh Gharah Shiran 1
  • H. Bakhtiari 2
  • M. Mohammad Javadi 2
1 1. Center for Advanced Engineering Research, Islamic Azad University, Majlesi Branch, Esfahan, Iran.
2 2. Faculty of Material Engineering, Islamic Azad University, Najafabad Branch, Najafabad, Iran.
چکیده [English]

In this research, the effect of standoff distance and explosive material thickness on metallurgical features of explosive welding connection of copper to 304 stainless steel has been investigated. Experimental analysis were performed using optical microscopy, scanning electron microscopy, microhardness test and tensile shear strength test. The results indicated that due to severe plastic deformation in welding, both grain elongation and refinement occurred near the connection. Also, increasing of welding parameters led to an increase in the locally melted zones. The results showed that chemical composition of the melted zone consisted of elements of both flyer and base plates. By decreasing the explosive material thickness and standoff distance, the hardness of copper interface zone decreased from 103.4 HV to 99.8 HV. Moreover, increasing the temperature in stainless steel connection led to decreased hardness. As such, the maximum tensile shear strength of 244 MPa was observed  in the sample with 79 mm explosive thickness and 3 mm standoff and the minimum tensile shear strength of about 208 MPa in the sample with 46 mm explosive thickness and 3 mm standoff. By decreasing explosive thickness and standoff, the bond strength decreased, too.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Explosive welding
  • Explosive material thickness
  • Standoff distance
  • Microhardness test
  • Tensile shear strength test

مراجع

1. Blazynski, T. Z., Explosive Forming, Welding and Compaction, Applied Science Publisher: London and New York, p. 402, 1983.
2. Crossland, B., Explosive Welding of Metals and its Application, Clarendon Press: Oxford, p. 233, 1982.
3. Durgutlu, A., Gulenc, B., and Findik, F., “Examination of Copper/Stainless Steel Joints Formed by Explosive Welding”, Materials & Design, Vol. 26, pp. 497-507, 2005.
4. Durgutlu, A., Okuyucu, H., and Gulenc, B., “Investigation of Effect of the Stand-off Distance on Interface Characteristics of Explosively Welded Copper and Stainless Steel”, Materials & Design, Vol. 29, pp. 1480-1484, 2008.
5. Gulenc, B., “Investigation of Interface Properties and Weldability of Aluminum and Copper Plates by Explosive Welding Method”, Materials & Design, Vol. 29, pp. 275-278, 2008.
6. Kahraman, N., Gulenc, B., and Findik, F., “Joining of Titanium/Stainless Steel by Explosive Welding and Effect on Interface”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 169, pp. 127-133, 2005.
8. Kahraman, N., and Gulenc, B., “Microstructural and Mechanical Properties of Cu-Ti Plates Bonded through Explosive Welding Process”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 169, pp. 67-71, 2005.
9. ASTM A578, Standard Specification for Straight-Beam Ultrasonic Examination of Rolled Steel Plates for Special Applications, Book of Standards, p. 5, Vol. 01.04, 2012.
10. DIN Standard Number 50162, Determination of Shear Strength between Cladding Metal and Parent Metal in Shear Test, Book of Standards, 1975.
11. ASTM 384-11, Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials, Book of Standards, p.43, 2011.
13. Montheillet, F., and Thomas, J. P., “Dynamic Recrystallization of Low Stacking Fault Energy Metals” Metallic Materials with High Structural Efficiency, pp. 357-367, 2004.
14. Meyers, M., and Nesternko, V. F., “Observation and Modeling of Dynamic Recrystallization in High Strain and High Strain Rate Deformation of Metals”, Journal of Physics, Vol. 10, pp. 51-56, 2000.
15. Meyers, M. A., Xu, Y. B., and Xue, Q., “Microstructural Evolution in Adiabatic Shear Localization in Stainless Steel”, Acta Materialia, Vol. 51, pp. 1307-1325, 2003.
16. Meyers, M., and Nesternko, V. F., “Shear Localization in Dynamic Deformation of Materials: Microstructural Evolution and Self-Organization”, Materials Science and Engineering, Vol. 317, pp. 204-225, 2001.
17. Song, J., Kostka, A., Veehmayer, M., and Raabe, D., “Hierarchical Microstructure of Explosive Joints: Example of Titanium to Steel Cladding”, Materials Science and Engineering: A, Vol. 528, pp. 2641-2647, 2011.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 36، شماره 3
آبان 1396
صفحه 35-50

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی