احمد توسلیمنش
احمد توسلیمنش
دانشکده مهندسی
گروه مهندسی مکانیک
جلسه دفاع از رساله دکتری مهندسی مکانیک گرایش طراحی جامدات
عنوان:
تولید لولههای کامپوزیت دوجداره مس- آلومینیوم با و بدون نانو مواد به روش FSW/ FSP و بررسی خواص مکانیکی آنها
ارائه دهنده:
احمد توسلیمنش
استاد راهنما:
دکتر علی علوینیا
اساتید داور:
دکتر علیرضا فلاحی آرزودار
دکتر اکبر حیدرپور
دکتر امیرحسین محمودی
زمان:
یکشنبه30 دی ماه 1397 ساعت 14
سالن آمفی تئاتر دانشکده مهندسی
BU-Ali Sina University
Faculty of Engineering
Department of Mechanical Engineering
Thesis submitted for Ph.D
Title
Production of Al-Cu composite bi-tubes with and without nano-materials using FSW/FSP and investigating their mechanical properties
By:
Ahmad Tavassolimanesh
Superviser:
Ali Alavi Nia (Ph.D)
Master Reviewers:
Alireza Fallahi Arezoudar
Akbar Heidarpour
Amir Hossein Mahmoudi
Tuesday, January 20, 2019
Faculty of Engineering Amphitheater, 14:00
چكيده:
مس، فلزی گرانبها با خواص فیزیکی و الکتریکی منحصربهفرد است که به علت محدودیت منابع معدنی با افزایش قیمت روزافزون روبهروست. همین مسئله دانشمندان را بر آن داشته تا به دنبال جایگزینی آن با فلزاتی با خواص مشابه مانند آلومینیوم باشند. راهحل دیگر، استفاده از سازههای دو جداره مانند لولههای دوجداره مس-آلومینیوم است. در این سازهها همزمان با استفاده از خواص مس، از آلومینیوم برای کاهش قیمت و وزن آن استفاده میشود. این نوع از لولهها در انتقال آب شرب در ساختمانها، صنایع شیمیایی، پالایشگاهها، خطوط هیدرولیک، تهویه مطبوع و مبدلهای حرارتی و همچنین، صنایع غذایی استفاده میشوند. در این پژوهش، با استفاده از یک روش جدید، لولههای دوجداره مس-آلومینیوم تولید شدند. ابتدا یک قیدوبند جدید برای نگهداری لولهها و دوران آنها حول محورشان و یک قالب جدید برای داخل لولهها جهت انجام جوشکاری FSW، طراحی و ساخته شد. لولههای دوجداره مس-آلومینیوم بهصورت انطباق مماسی آماده شده و روی قیدوبند نصب شدند. سپس، با استفاده از ابزار ساخته شده از جنس فولاد H13 و دستگاه فرز، جوشکاری آنها انجام شد. ابتدا جوشکاری لولهها روی یک خط محیطی با شرایط مختلف انجام شد. سپس، نمونههایی از مقطع جوش و در راستای عمود بر آن تهیه شد تا تصویربرداریهای ماکرو و ریزساختار، آزمایشهای سختیسنجی و برش، برای تعیین خواص ریزساختاری و مکانیکی بر روی آنها انجام شود. نتایج نشان داد جوشکاری رویهم لولهها با سرعت پیشروی و دورانی mm/min 60 و rpm 710 بهترین نتایج را ارائه میدهد. سپس، برای بررسی اثر استفاده از نانو مواد بر استحکام اتصال لولهها از نانو ذرات TiC با درصدهای حجمی 6/1، 2/3 و 8/4 استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از نانو ذرات موجب تضعیف خواص مکانیکی میشود، مثلاً استحکام اتصال لولهها تا 60 درصد اتصال جوشکاری بدون استفاده از نانو ذرات کاهش مییابد. درنهایت با استفاده از تجربیات بهدستآمده، جوشکاری لولهها روی یک مسیر مارپیچ و در سرتاسر طول لوله انجام شد. لولهها روی یک مسیر مارپیچ و با تعداد حلقههای مختلف جوشکاری شدند. آزمایش برش لولهها بهمنظور بررسی استحکام اتصال آنها انجام شد. مطابق نتایج نیروی شکست حاصل از این آزمایش برای لولههای آلومینیومی پوشیده شده با لوله مسی و لولههای مسی پوشیده شده با لوله آلومینیومی به ترتیب، تا 3 و 9 برابر نیروی محوری لازم برای تولید این نوع از لولهها به روش انقباض محیطی است. برتری نیروی لازم برای جدایش لولهها در کنار افزایش سختی سطح، بهبود ساختار ریزدانه در محل اتصال و اختلاط اتمی و بین فلزی میان ذرات مس و آلومینیوم دلایل محکمی برای اثبات مزیت تولید لولههای دوجداره مس-آلومینیوم با استفاده از این روش نسبت به سایر روشهاست. همچنین، بهمنظور بررسی تاریخچه دمایی جوش، ابتدا مدلسازی عددی با استفاده از روابط تجربی و امکانات نرمافزار قدرتمند کامسول انجام شد. نتایج حاصل از شبیهسازی عددی و اندازهگیریهای تجربی دما تطابق بسیار خوبی را نشان داد. سپس، بررسی پارامتری سرعت و مسیر ذرات در ناحیه جوش با استفاده از نتایج حاصل از شبیهسازی انجام شد. بررسیهای عددی نشان داد که استفاده از سرعت دروانی بیشتر ابزار موجب ایجاد گرادیان سرعت دورانی بیشتر ذرات حول پین ابزار خواهد شد.
Abstract:
Copper and its alloys are extensively used for their electrical properties, thermal conductivity, corrosion resistance, easy fabrication and acceptable fatigue resistance. Also, copper tubes are extensively used because of their excellent conductivity, strength, and corrosion resistance. However, their high density and ever-increasing price encourage the attempts to replace them with metals of similar properties (such as aluminum) with lower weight and cost. To this end, bimetallic copper-aluminum tubes are one of the alternatives. This has led scientists to seek to replace them with metals with similar properties, such as aluminum. Another solution is to use bimetallic structures, such as copper-aluminum bimetallic tubes. In this research, a new method is developed for manufacturing bimetallic tubes from pure Copper and 6061-T6 Aluminum tubes by Friction Stir Welding (FSW). In this research, the tubes were successfully joined by this new method. Then, the effect of welding parameters such as rotational speed and traverse speed on surface quality, hardness profile, macro and micro-structure and shear strength of the samples was investigated. Experimental results showed that copper and aluminum to be blend much better when bimetallic tubes are manufactured by FSW compared to other methods such as Severe Plastic Deformation (SPD). Furthermore, incorporating high rotational speeds during welding results in generation of excess heat, thus reducing weld surface quality and strength of copper and aluminum tube joints. According to the results, samples welded at rotational speed of 710 rpm and traverse speed of 60 mm/min presented the highest shear strength. Then, nanoparticles were used to investigate the effect of the use of them on the bond strength of the tubes. The results showed that the use of nanoparticles would weaken the mechanical properties and strengthen the bonding of the tubes. After examining the strength of copper-aluminum tubes connection on a welding line and obtaining optimal parameters, welding of the tubes on a spiral path from the beginning to the end of their length was conducted. Examining the results obtained from separation of bimetallic copper-aluminum tubes produced by the FSW method indicated that the obtained fracture force is a function of the strength of the base material on both ends of the bimetallic tube. Improving mechanical properties and FSW connection microstructure between copper-aluminum tubes, factors such as superiority of the force required for the tube separation along with increased surface hardness, improved fine-grained structure at the connection point, and atomic and intermetallic mix of copper and aluminum particles all are the main reasons to prove advantage of producing copper-aluminum bimetallic tubes by this method compared to other methods such as shrink fit. Also, in order to study the welding temperature history, numerical modeling was first performed using empirical relationships and powerful utilities of COMSOL software. The results of numerical simulation and experimental temperature measurements showed a very good agreement. Then, the particle velocity and path analysis of the particle in the weld region was performed using the simulation results. Numerical studies showed that the use of the higher rotational speed of the tool would create a higher velocity gradient of particles around the tool pin.
Personal Details: Full Name: Ahmad Tavassolimaneh Date of Birth: April 17, 1988; Dezful Email: Ahmad.ezek@gmail.com Education: BSc: Mechanical Engineering- Solids Design, Maleke ashtar University of Technology (2007-2011) Project Title: Sensitivity Analysis of Pendulum Tracker. MSc: Mechanical Engineering- Applied Design, Yasouj University (2011-2013) Project Title: Theoretical and Experimental Investigation of the Inversion Progress in the Empty and Foam-filled Frusta under the Axial Loading. PhD.: Mechanical Engineering- Applied Design, Bu-Ali Sina University (2013-2019) Project Title: Production of Al-Cu composite bi-tubes with and without nano-materials using FSW/FSP and investigating their mechanical properties. Research Areas: · Analysis Type: · Large deformation · Plasticity (Plastic deformations) · Metal Forming · Energy Absorption Mechanisms · Friction stir welding · Material Type: · Composites · Metals · Polyurethane foam Relevant computer experience: I am Professional user of personal computer (Windows, Internet, M.S Office). I am Professional in Computer Software like: Matlab, Solidwork, AutoCAD, Adobe photoshop CSS, Adams, COMSOL. Publications, Conference & Invention: 1. Niknejad, Ahmad Tavassolimanesh, "Axial compression of the empty capped–end frusta during the inversion progress", Materials and Design, Vol. 49, pp. 65-75, August 2013. 2. Tavassolimanesh, A., Niknejad, A., Assaee, H. (2013). “Effects of polyethylene and polyurethane Teflon-fillers on the energy absorption behavior of composite tubes during the flattening tests.” Journal of Composite Materials, 2014, Vol. 49, pp. 2057-2072. 3. Ahmad Tavassolimanesh, A. Niknejad, "Comparison of folding and inversion processes on foam-filed and empty frusta", 21st Annual International Conference on Mechanical Engineering (ISME2013), K.N.Toosi University, Tehran, Iran, May 7-9, 2013, pp. 33. 4. عباس نیکنژاد، احمد توسلیمنش. جاذب انرژی مخروطی با تغییرشکل پلاستیک برگشتپذیر. شماره و تاریخ ثبت اظهارنامه: 139115014000307931-03/10/1391، شماره و تاریخ ثبت اختراع: 79309- 08/02/1392. 5. Ahmad Tavassolimanesh, Ali Alavi Nia, "A new approach for manufacturing copper-clad aluminum bimetallic tubes by friction stir welding (FSW) ", Journal of Manufacturing Processes, 2017, Vol. 30, 374–384.
به اطلاع می رساند یک شرکت دانش بنیان در اصفهان نیازمند خدمات تحقیقاتی دانش آموختگان رشته های مواد و شیمی بوده و استخدام می کند. علاقمندان جهت کسب اطلاعات بیشتر و هماهنگی با شماره 03133879868 در...
به گزارش بسنا، مراسم افتتاحیه این پروژه با حضور محمدعلی زلفیگل وزیر علوم، تحقیقات و فناوری و دکتر علیرضا قاسمیفرزاد استاندار همدان، معاونان وزارتخانههای علوم و مسئولان استانی و ریاست...
دفتر هدایت استعدادهای درخشان دانشگاه بوعلیسینا فهرست اسامی دانشجویان برگزیده آموزشی پژوهشی پانزدهمین همایش سالانه دفتر هدایت استعدادهای درخشان سال ۱۴۰۲ را منتشر کرد. اسامی دانشجویان...
بهراد توتونچی دبیر انجمن علمی دانشجویی مهندسی عمران دانشگاه بوعلی سینا، در جلسه ای با حضور نمایندگان دانشگاه های سراسر کشور، با کسب اکثریت آرا انتخابات، به عنوان دبیر...
در هشتمین نشست از دوره یازدهم هیأت ممیزه دانشگاه بوعلیسینا، آقای دکتر علیرضا حاتمی دارای مدرک دکتری در رشته مهندسی برق با ر أ ی اعضاء از مرتبه...
بدینوسیله انتخاب آقای دکتر آرش فتاح الحسینی را به عنوان پژوهشگر برگزیده دانشگاه در گروه فنی و مهندسی به ایشان و خانواده علمی دانشکده مهندسی تبریک عرض نموده و از خداوند متعال...
بدینوسیله انتخاب دو تن از دانشجویان دانشکده مهندسی مهندس راضیه چهارمحالی در مقطع دکتری رشته مهندسی مواد شاخه خوردگی و مهندسی سطح و مهندس امین نظری در مقطع...
بدینوسیله انتخاب سه عضو هیات علمی دانشکده مهندسی جناب آقایان دکتر جواد بهنامیان ، دکتر حسن علم خواه و دکتر محسن گودرزی در...
براساس اطلاعات پایگاه شاخصهای اساسی علم (ESI)، حضوردکتر محمد حسن مرادی از گروه مهندسی برق دانشکده مهندسی در زمره پژوهشگران پراستناد یک درصد برتر دنیا استمرار پیدا کرد. ...
بدینوسیله انتخاب اعضا محترم هیات علمی سرکار خانم دکتر سموئی (گروه مهندسی صنایع)، جناب آقایان دکتر بابائی (گروه مهندسی عمران)، دکتر حاتمی (گروه مهندسی برق)، دکتر ختن لو (گروه مهندسی...
بدینوسیله انتخاب چهار عضو هیات علمی دانشکده مهندسی جناب آقای دکتر جواد بهنامیان از گروه مهندسی صنایع به عنوان پژوهشگر اول برگزیده، جناب آقای دکتر حسن علم خواه از گروه...
به گزارش بسنا و به نقل از سازمان سنجش، آزمون مرحله نهایی بیست و هشتمین دوره المپیاد علمی دانشجویی کشور با حضور نفرات برگزیده آزمون کارشناسی ارشد (متمرکز) و آزمون غیرمتمرکز المپیاد در دانشگاههای...
به اطلاع دانشجویان محترم می رساند سایت کامپیوتر کارشناسی دانشکده مهندسی به دلیل انجام ثبت نام دانشجویان کارشناسی ورودی 1402 از شنبه 1402/7/22 به مدت یک هفته تعطیل می باشد.
به گزارش بسنا و به نقل از معاونت علمی فناوری ریاست جمهوری، در هشتمین دوره تجلیل از سرآمدان علمی کشور در سال ۱۴۰۲ که با حضور معاون علمی و فناوری و اقتصاد دانشبنیان رئیسجمهور و وزیر علوم...
به اطلاع دانشجویان ورودی جدید تحصیلات تکمیلی (ارشد و دکترا) می رساند، یکشنبه 23 مهر ساعت 11 الی 13 در محل آمفی تئاتر دانشکده مهندسی جلسه معارفه با هیات رییسه دانشکده برگزار می شود. ...
بر اساس اطلاعات جدید نمایه استنادی معتبر scopus ۲۰۲۳، با بررسی مقالات مربوط به ۲۰۲۲، 4 عضو هیات علمی و 1 دانش آموخته دانشکده مهندسی و با بررسی کل مقالات مربوط به سال های مختلف، 1 نفر از اعضای هیات...
نظر به مراتب تعهد، تخصص و تجارب ارزشمند جناب آقای دکتر حسن علم خواه و بنا به پیشنهاد رئیس دانشکده مهندسی، به موجب ابلاغی ایشان با حفظ سمت آموزشی به مدت 2 سال به عنوان...
در حکمی از طرف ریاست دانشگاه آقای دکتر امیرسامان خیرخواه به عنوان مدیر گروه رشته مهندسی صنایع منصوب گردید. در این حکم آمده است : « با احترام و آرزوی توفیق الهی، نظر به مراتب تعهد و تجارب...
در حکمی از طرف ریاست دانشگاه آقای دکتر صالح رازینی به عنوان مدیر گروه رشته مهندسی برق منصوب گردید. در این حکم آمده است : « با احترام و آرزوی توفیق الهی، نظر به مراتب تعهد و تجارب ارزنده...
قابل توجه دانشجویان مصاحبه دکتری: آخرین مهلت شرکت در مصاحبه دکتری برای کلیه رشته ها اعم از برق، کامپیوتر، مواد، صنایع و مکانیک برای دانشجویانی که موفق به انجام مصاحبه...