نشریه فناوری آزمون‌های غیرمخرب

نشریه فناوری آزمون‌های غیرمخرب

بررسی اثر پارامتر های جوشکاری فراصوتی براستحکام شکست اتصالات غیرمشابه آلومینیوم 1050 و 3105 بابهره گیری از روش نشرآوایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
علی پولادک 1
حسین حیدری 2
وحید فرتاشوند 3
مجتبی مرادی 4
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران،
3 گروه طراحی صنعتی، دانشکده هنر، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران.
4 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران.
10.30494/jndt.2025.524328.1164
چکیده
چکیده:

درفرایند تولید واستفاده از صنعت جوشکاری درفلزات مشابه وغیر مشابه احتمال رخ دادن پدیده ترک و شکست در اثر تنش ها و بارگذاری های مختلف در نقطه اتصال داده شده وجود دارد، که این پدیده ها می تواند نقاط ضعفی در اتصال سازه های جوشکاری شده باشد و منجر به کاهش ایمنی و کارایی در سازه مورد نظر در گذر زمان هم چنین باعث ایجاد خطر برای سلامت سازه و حوادث جدی و غیر قابل جبران حاصل از آن می شود. بنابراین بررسی مکانیزم های خرابی از جمله شکست و ترک خوردگی و رشد آن در اتصالات جوشکاری شده اهمیت زیادی دارد، که از روش های مورد نظر بهره گیری از آزمایش غیرمخرب نشرآوایی می باشد. در این پژوهش، اتصال توسط جوشکاری فراصوتی با فرکانس 20 کیلوهرتز و پارامتر متغیر انرژی با مقادیر 150،100،200و250 ژول، میان نمونه های ساخته شده طبق استاندارASTME8M میان دو فلز غیرمشابه آلومینیوم 3105 و 1050با ضخامت های5/0و1 میلی متر صورت گرفت و پارامترهای دستگاه جوشکاری نظیر انرژی، زمان نگهداری شیپوره، توان مبدل و فشار اعمالی درمحل نقطه جوش جهت رسیدن به بهترین استحکام بررسی شد. مقاومت کششی، انرژی کرنشی و میزان نفوذ پذیری عناصر درسطح اتصال نمونه ها توسط دستگاه کشش تعیین و داده های نشر آوایی نظیر انرژی، دامنه، شمارش و زمان توسط حسگر های دستگاه نشرآوایی در حین کشش ثبت شدند و بیشترین حد تحمل نیرو برابر با 1530نیوتن و مربوط به نمونه ای با انرژی جوشکاری 250ژول و توان2980وات و زمان 1/0ثانیه و کمترین حد تحمل نیرو نیز برابر 950 نیوتن بود که مربوط به نمونه ای با انرژی جوشکاری 100ژول، توان 1500 وات و در زمان 075/0 ثانیه صورت گرفت. مقادیر عددی انرژی کرنشی در4 نمونه جوشکاری شده به ترتیب برابر با 517، 970، 1696و 2482در واحد ژول بود، که بیشترین مقدار انرژی کرنشی برای نمونه با 250ژول انرژی جوشکاری شده بود.
کلیدواژه‌ها
نشر آوائی
جوشکاری فرا صوتی
خواص مکانیکی
تحلیل حوزه زمان
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental evaluation of ultrasonic welding parameters on the fracture strength of Al1050 and Al3105 using the acoustic emission method

نویسندگان English

Ali Pouladak 1
Hossein Heidary 2
Vahid Fartashvand 3
Mojtaba Moradi 4
1 2. Department of Mechanical Engineering,Tafresh University, Tafresh, Iran.
2 Department of Mechanical Engineering, Tafresh University, Tafresh, iran
3 Department of Industrial Design. Alzahra University, Tehran, Iran
4 Department of Mechanical Engineering,Tafresh University, Tafresh, iran.
چکیده English

In the production process and use of the welding industry in similar and dissimilar metals, there is a possibility of cracking and failure phenomena occurring under different stresses and loads at certain points, which can be weak points in the connection of welded structures. This leads to a decrease in safety and efficiency in the structure over time, and also creates a risk to the health of the structure and serious and irreparable accidents from it. Therefore, it is very important to investigate the failure mechanisms, including fracture and cracking and their growth in welded joints, which is one of the methods to be used for non-destructive testing of acoustic emission. In this study, ultrasonic welding was used to weld two dissimilar metals, 3105 and 1050 aluminum, with thicknesses of 0.5 and 1 mm, between samples manufactured according to ASTM E8M standards using ultrasonic welding at a frequency of 20 kHz and variable energy parameters of 150, 100, 200, and 250 joules. the parameters of the welding machine such as energy, horn holding time, converter power and applied pressure at the welding point were investigated to achieve the best strength. The tensile strength, strain energy and permeability of the elements at the joint surface of the samples were determined by the tensile machine and acoustic emission data such as energy, amplitude, count and time were recorded by the sensors of the acoustic emission machine during the tensile process. The maximum force tolerance was (1530) N , corresponding to a sample with a welding energy of (250) Joules, a power of (2980) Watts, and a time of (0.1) seconds. The minimum force tolerance was (950) N , corresponding to a sample with a welding energy of (100) Joules, a power of (1500) Watts, and a time of (0.075) seconds. The strain energy capacity of the four welded samples was 517, 970, 1696, and 2482 in joules, respectively, with the highest strain energy value for the sample welded with 250 joules of energy.

کلیدواژه‌ها English

Acoustic Emission
Ultrasonic Welding
Mechanical Properties
Time Domain Analysis
[1] Haddadi, F., & Abu-Farha, F. (2015). MICROSTRUCTURAL AND MECHANICAL PERFORMANCE OF ALUMINIUM TO STEEL HIGH POWER ULTRASONIC SPOT WELDING. Journal of Materials Processing Technology, 225, 262–274.
[2] Kravchenko, O. (2005). ACTIVATION OF ALUMINUM METAL AND ITS REACTION WITH WATER. Journal of Alloys and Compounds, 397(1–2), 58–62.
[3] Carletti, H. G. (2006). DETERMINATION OF METAL-MOLD HEAT TRANSFER COEFFICIENT FOR ALUMINUM ALLOYS.
[4] Zhang, C. (2022). ULTRASONIC WELDING OF ALUMINUM TO STEEL: A REVIEW. Metals, 13(1), 29.
[5] Ghadarah, N., & Ayre, D. (2023). A REVIEW ON ACOUSTIC EMISSION TESTING FOR STRUCTURAL HEALTH MONITORING OF POLYMER-BASED COMPOSITES. Sensors, 23(15), 6945.
[6] Ohtsu, M. (2007). ACOUSTIC EMISSION TECHNIQUES STANDARDIZED FOR CONCRETE STRUCTURES. Journal of Acoustic Emission, 25, 21–32.
[7] Li, X., & Wu, J. (2000). WAVELET ANALYSIS OF ACOUSTIC EMISSION SIGNALS IN BORING. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 214(5), 421–428.
[8] Guo, F. (2022). DEEP LEARNING APPROACH FOR DAMAGE CLASSIFICATION BASED ON ACOUSTIC EMISSION DATA IN COMPOSITE MATERIALS. Materials, 15(12), 4270.
[9] Masoumi, H. (2021). EXPERIMENTAL EFFECTS INVESTIGATION OF ULTRASONIC SPOT WELDING ON DISSIMILAR AL3105 AND AL1050 ALLOYS JOINING. Journal of Welding Science and Technology of Iran, 7(1), 61–70.
[10] Dean, F. (2022). NON-DESTRUCTIVE ASSESSMENT OF COMPOSITE DAMAGE BY ACOUSTIC EMISSION TESTING. Journal of Mechanical Engineering, 31(5), 20–31. (in Persian)
[11] Nassab, M. (2017). INVESTIGATION OF FAILURE MECHANISMS IN CRACKED ALUMINUM SHEETS REPAIRED WITH COMPOSITE PATCHES USING ACOUSTIC EMISSION METHOD. Modares Mechanical Engineering, 17(8). (in Persian)
[12] Sustr, M. (2019). ACOUSTIC EMISSION OF CORRODED WELDMENTS DURING TENSILE TEST. Management Systems in Production Engineering, 27(4), 211–216.
[13] Gholamiyan Nezhad, G., & Refahi Oskouei, A. (2023). ESTIMATION OF DELAMINATION IN POLYMER COMPOSITES REINFORCED WITH METAL PINS UNDER MODE I LOADING USING ACOUSTIC EMISSION METHOD. NDT Technology, 3(1), 32–51.
[14] Barat, V. (2021). FEATURES OF ACOUSTIC EMISSION IN TENSILE TESTING OF DISSIMILAR WELDED JOINTS OF PEARLITIC AND AUSTENITIC STEELS. Applied Sciences, 11(24), 11892.
[15] Zhao, J., et al. (2021). ACOUSTIC EFFECT ON THE TENSILE PROPERTIES AND METALLURGICAL STRUCTURES OF DISSIMILAR FRICTION STIR WELDING JOINTS OF AL/MG ALLOYS. Journal of Manufacturing Processes, 65, 328–341.
[16] Karimi, N. Z. (2012). RESIDUAL TENSILE STRENGTH MONITORING OF DRILLED COMPOSITE MATERIALS BY ACOUSTIC EMISSION. Materials & Design, 40, 229–236.
[17] Oskouei, A. R. (2012). UNSUPERVISED ACOUSTIC EMISSION DATA CLUSTERING FOR THE ANALYSIS OF DAMAGE MECHANISMS IN GLASS/POLYESTER COMPOSITES. Materials & Design, 37, 416–422.
[18] Far, S. (2014). INVESTIGATION OF INTERLAYER SEPARATION AND DETERMINATION OF INTERLAYER FRACTURE TOUGHNESS IN GLASS/EPOXY COMPOSITES USING ACOUSTIC EMISSION METHOD. Modares Mechanical Engineering, 14(4), 1–11. (in Persian)
[19] Najafabadi, A. (2014). ANALYSIS AND MONITORING OF FAILURE INITIATION IN ALUMINUM/COMPOSITE JOINTS USING ACOUSTIC EMISSION. Composite Science and Technology, 1(1), 13–22. (in Persian)
[20] Shakil, M. (2014). EFFECT OF ULTRASONIC WELDING PARAMETERS ON MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF DISSIMILAR JOINTS. Materials & Design, 55, 263–273.
[21] Yusefi, A. (2024). INVESTIGATION OF PROCESS PARAMETERS ON THE MECHANICAL STRENGTH IN ULTRASONIC METAL WELDING OF ALUMINUM TO COPPER DISSIMILAR JOINTS. Transactions of the Indian Institute of Metals, 77(11), 3707–3718.
[22] Yusefi, A. (2024). MICROSTRUCTURE EVOLUTION AND MECHANICAL PROPERTIES ANALYSIS IN DISSIMILAR ULTRASONIC METAL WELDING OF ALUMINUM TO COPPER. Journal of Materials Research and Technology, 30, 2922–2935.

  • تاریخ دریافت 10 خرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 20 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 06 آبان 1404