بهینه سازی خواص مکانیکی مقاطع جوش به کمک نانوذرات

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر در یک تحقیق آزمایشگاهی اقدام به بهینه سازی خواص مکانیکی قطعات جوشکاری شده نموده‌اند. این بهینه سازی که از طریق استفاده از نانوپودر همزمان با اعمال فرایند جوشکاری صورت گرفته است، موجب بهبود عملکرد مکانیکی قطعه جوشکاری شده خواهد شد. لازم به ذکر است نتایج این تحقیق را می‌توان در اغلب صنایع از جمله صنایع حمل و نقل، هوافضا، کشتی سازی و نظامی لحاظ کرد.

فرایند جوشکاری یکی از روش‌های رایج در اتصال قطعات فلزی محسوب می‌شود. تاکنون روش‌های جوشکاری متفاوتی به منظور اتصال قطعات با جنس و شرایط کاری متفاوت ابداع شده است. اغلب اتصالات جوشکاری شده به دلیل عیوب ناشی از دمای بالای این فرایند، خواص ضعیف تری نسبت به نواحی جوشکاری نشده دارند. امروزه تحقیقات گسترده‌ای در زمینه‌های ابداع فرایندهای جوشکاری نوین و بهبود عملکرد و عمر کاری قطعات جوشکاری شده صورت گرفته است.

مهندس فاطمه تبیاتی از مصرف بالای انرژی و حضور عیوب ذاتی در مقاطع جوشی به عنوان دو نقیصهٔ بزرگ استفاده از فرایند‌های جوشکاری متداول یاد کرد و افزود: «هدف از انجام این پژوهش، معرفی جوشکاری نقطه‌ای اصطکاکی اغتشاشی به عنوان یک فرایند جوشکاری مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست بوده است. به علاوه در ادامه سعی شده با استفاده از نانوپودر کاربید سیلیسیوم در اعمال فرایند جوشکاری ورق‌های فولادی، خواص مکانیکی اتصالات جوشکاری شده بهینه سازی شود».

وی در ادامه در خصوص مزایای عمدهٔ استفاده از نتایج این طرح تحقیقاتی اظهار داشت: «با استفاده از فرایند جوشکاری نقطه‌ای اصطکاکی اغتشاشی علاوه بر صرفه جویی ۹۰ درصدی در مصرف انرژی و۴۰ درصدی در هزینهٔ مربوط به تجهیزات، می‌توان طیف وسیعی از مواد، از جمله مواد فلزی و پلیمری را به هم متصل کرد. همچنین استفاده از نانوپودر کاربید سیلیسیوم همزمان با اعمال فرایند جوشکاری به ایجاد نقطه جوش‌های نانوکامپوزیتی منجر شده است. نقطه جوش‌های مذکور از استحکام، سختی و چقرمگی بالاتری نسبت به حالت غیرکامپوزیتی برخوردارند.»

به گفته تبیانی، نانوذرات کاربید سیلیسیوم با قفل کردن مرز دانه‌ها و ممانعت از مهاجرت آن‌ها موجب بروز ریزساختار دانه‌ریز در منطقه اتصال جوشکاری می‌شوند. پدیدهٔ مذکور، بهبود خواص مکانیکی این اتصالات جوشی را در پی خواهد داشت.

این طرح در قالب پایان‌نامهٔ کار‌شناسی ارشد فاطمه تبیانی و با راهنمایی دکتر کامران دهقانی از دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام‌شده است. این پایان‌نامه که با همکاری بخش مهندسی و تحقیقات مواد شرکت ساپکو-ایران خودرو انجام‌ شده و تحت عنوان پایان‌نامهٔ مورد نیاز صنعت به تأیید داوران ستاد ویژهٔ توسعه‌ی فناوری نانو نیز رسیده است. آیین‌نامهٔ حمایت از پایان‌نامه‌های مورد نیاز صنعت در سایت www. nano. ir/hrdc موجود است.