مسلم ولایی طالع - دانشکده فنی و مهندسی
پایاننامه برای دریافت درجه کارشناسیارشد رشته مهندسی مواد گرایش شناسایی و اتخاب ساخت مواد مهندسی
عنوان:
جوشکاری مقاومتی نقطهای ورقهای فولادی گالوانیزه با استفاده از الکترودهای نانوکامپوزیتی زمینه مسی
اساتید راهنما:
دکتر محسن شیخی
دکتر یوسف مظاهری
اساتید مشاور:
دکتر فرشید مالک قائینی
مهندس غلامرضا یوسفیفر
اساتید داور:
دکتر حسن علمخواه
دکترمیثم نوری
نگارش:
مسلم ولایی طالع
13/09/1397 ساعت 9:30 صبح، آمفی تئاتر دانشکده مهندسی
Thesis submitted for Master of Science
Title
Resistance Spot Welding of Galvanized Steel Sheets Using Copper Matrix Nano composite Electrodes
Supervisor:
Mohsen sheikhi (Ph. D)
Yoosef mazaheri (Ph. D)
Advisor:
Farshid malek ghaini (Ph. D)
Gholamreza yousefifar (MSc)
Master Reviewer:
Hasan elmkhah (Ph. D)
Maysam nouri (Ph. D)
By:
Moslem valaee tale
December 4, 2018
چكيده:
در این تحقیق اثر ترکیب شیمیایی الکترود همزمان با تغییر پارامترهایی نظیر جریان الکتریکی و نیروی جوشکاری بر کیفیت جوشکاری بررسی شده است. آزمونهای مکانیکی نظیر تست کششی-برشی و تست چیسل جهت اندازهگیری قطر دکمه و استحکام مکانیکی جوش انجام شد. نتایج نشان داد افزودن نانو ذرات آلومینا به ترکیب شیمیایی الکترود مسی موجب افزایش استحکام فشاری الکترود در دمای بالا شده است و از آنجایی که نوک الکترود همواره تحت فشار ناشی از نیروی الکترود میباشد این نوع الکترود در جریانهای بالای جوشکاری قطر دکمه جوش و استحکام جوش بالا ایجاد میکند. اما الکترودهای نانوکامپوزیتی در جوشکاری ورقهای گالوانیزه کمترین انرژی شکست جوش را ایجاد میکنند. الکترودهای نانو کامپوزیتی عمر کمتری نسبت به الکترودهای مس-کروم در جوشکاری ورقهای گالوانیزه دارند. در بررسیهای میکروسکوپی نوک الکترود و انجام آنالیز طیفسنجی تفکیک انرژی اشعه ایکس (EDS) و تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشخص شد که تجمع نانو ذرات آلومینا در نوک الکترود به عنوان عایقی برای عبور جریان عمل میکند و مانع تشکیل قطر دکمه مناسب میشود. آنالیز SEM از سطح الکترودها بعد از ایجاد 600 نقطه جوش نشان داد که در سطح الکترود نانوکامپوزیتی اثری از حضور مس نیست در صورتی که در سطح الکترود مس-کروم ذرات مس حضور داشتند. بنابراین عبور جریان از نوک الکترود مس-کروم با حضور ذرات هادی مس راحتتر است که این عمر بالای این الکترودها را نشان میدهد. در این پژوهش ولتاژ جوشکاری در طول آزمون عمر الکترود ثابت بود و اثر نشت جریان نیز در نظر گرفته شد. همچنین در این پژوهش یک مدل تحلیلی جدید برای پیشبینی پاشش مذاب براساس تعادل نیرو و گشتاور ارائه شد. براساس این مدل پاشش زمانی رخ میدهد که ناحیه اطراف دکمه جوش در اثر فشار ناشی از دکمه جوش تغییر شکل دهد. براساس نتایج بدست آمده مشخص شد که مدل پیشنهادی قابلیت درنظرگیری اثر قطر دکمه جوش، نیروی الکترود، قطر الکترود، ضخامت ورق و میزان انطباق اتصال بر پاشش مذاب را دارد. به منظور ارزیابی مدل اثر برخی پارامترهای جوشکاری نظیر جریان جوشکاری، فشار الکترود و ضخامت ورق بر روی میزان پاشش مذاب در جوشکاری نقطهای ورق فولادی گالوانیزه و غیرگالوانیزه، بررسی شد. مشاهده شد که برای ورقهای گالوانیزه پاشش در قطر دکمه بالاتر اتفاق میافتد که این به انطباق خوب این ورقها مربوط میشود. با افزایش فشارالکترود پاشش مذاب در قطر دکمههای بالاتر اتفاق میافتاد و افزایش ضخامت ورق نیز موجب افزایش قطر بحرانی پاشش میشد. پیشبینی مدل تحلیلی منطبق با نتایج تجربی بدست آمده بود و توانایی خوبی در پیشبینی قطر بحرانی مذاب داشت.
واژههای کلیدی: جوشکاری مقاومتی نقطهای، الکترود نانو کامپوزیتی، قطر دکمه، عمر الکترود، پاشش مذاب، مدل تحلیلی.
Abstract:
In this study the effect of process parameters including electrode composition, welding current, and electrode force on the weld quality were investigated. The tensile shear and chisel test were conducted to determine the nugget diameter and the weld strength. The obtained result revealed that the addition of alumina nano-particles to the electrode increases its compression strength at high temperature. Therefore the nugget diameter and the strength of nugget increase at the higher welding current. The produced welds in galvanized steel using nano-composite electrode have lower fracture toughness. The life time of nano composite electrodes was lower than copper-chrome electrodes. The microscopic study of the electrode after welding process indicated that the accumulation of alumina nano particles at the tip of the electrode acts as an insulator for welding current and consequently the nugget diameter decreases. The higher content of copper at the tip of copper-chromium electrode increases the electrical conductivity and inturn increase the electrode life time. In this study, the effect of shunt was taken into account in the life time test and the voltage was kept constant during the test. Also a criterion was devised based on force and moment balance and it was assumed that expulsion happens when the nugget surrounding zone yields as a result of nugget pressure. It was concluded that the proposed model is able to take the effect of nugget diameter, electrode force, electrode diameter, sheet thickness, and joint fit up in to account to predict the expulsion. To evaluate the model, some experiments on the effect of welding parameters such as welding current, electrode force, and sheet thickness on expulsion in RSW of galvanized and non-galvanized steel sheets were conducted. It was observed that expulsion in galvanized sheets occurred in the larger nugget diameter that it was attributed to their better joint fit up. Expulsion occurrence was delayed to larger nugget diameter as the electrode force increased. Also as the sheet thickness increases the critical nugget diameter increases. The analytical model predictions were consistent with the obtained experimental results and it is able to predict the critical nugget diameter whit good accuracy. This model also is able to consider the effect of electrode diameter on expulsion.
Key Words: resistance spot welding, nano composite electrode, nugget diameter, electrode life time, expulsion, analytical model.
1- مشخصات فردي: |
||
جنسيت: مرد |
تاریخ تولد: 1372 |
نام و نام خانوادگی: مسلم ولایی طالع |
محل تولد: همدان |
ملیت: ایرانی |
محل صدور: همدان-اسدآباد |
تلفن تماس: 09184972439 |
نشانی محل سکونت: همدان-اسدآباد-خیابان آیت الله کاشانی(با سکونت در محل خدمت مشکلی ندارم) |
|
|
پست الکترونیکی: moslemvalaee91@gmail.com |
2- سوابق تحصيلي: |
|||||||
معدل |
کشور/ شهر محل تحصیل |
نام واحد آموزشی |
مدت تحصیل |
گرایش |
رشته تحصیلی |
مقطع تحصیلی |
|
تا |
از |
||||||
68/18 |
ایران/اسدآباد |
مدرسه نمونه دولتی شهید آزرمی |
90 |
87 |
|
ریاضی-فیزیک |
دیپلم |
03/17 |
ایران/همدان |
دانشگاه بوعلی سیناهمدان |
95 |
91 |
متالورژی صنعتی |
مهندسی مواد |
لیسانس |
62/17 |
ایران/همدان |
دانشگاه بوعلی سیناهمدان |
97 |
95 |
شناسایی وانتخاب ساخت مواد |
مهندسی مواد |
فوق لیسانس |
3- سوابق اجرایی و کارآموزی |
|||||||||||
نام سازمان |
مدت همکاري |
سمت |
حقوق و مزايا |
علت قطع رابطه |
پاره وقت/ تمام وقت/ مشاوره |
||||||
از |
تا |
مجموع به ماه |
|||||||||
سال |
ماه |
سال |
ماه |
||||||||
شرکت خودروسازی سایپا1 |
94 |
5 |
95 |
6 |
13 |
کارآموز |
|
پایان دوره |
ساعات اداری |
||
شرکت خودروسازی سایپا2 |
95 |
6 |
97 |
6 |
24 |
محقق و پژوهشگر |
با توجه به کیفیت انجام پروژه |
پایان پروژه |
پاره وقت |
||
وزارت علوم3 |
96 |
6 |
96 |
9 |
3 |
مسئول پیگیری و جذب فرصتهای شغلی |
|
پایان مدت اعتبار حکم مسئولیت |
پاره وقت |
||
انجمن علمی دانشجویی مهندسی مواد |
92 |
6 |
96 |
6 |
60 |
دبیر انجمن |
|
پایان دوره نحصیلی |
ساعات اداری |
||
انجمن ارتباط با صنعت و جامعه |
96 |
7 |
97 |
7 |
12 |
مسئولیت بازدیدهای علمی |
|
پایان دوره تحصیلی |
ساعات اداری |
||
وزارت علوم |
97 |
3 |
97 |
9 |
6 |
دبیر ارتباط با صنعت و جامعه یازدهمین جشنواره ملی حرکت |
|
این رابطه هنوز ادامه دارد |
پاره وقت |
||
دانشگاه بوعلی سینا4 |
96 |
6 |
|
|
|
مدرس |
به ازای ساعت آموزش |
|
پاره وقت |
||
شرح شغل در سمت مربوطه : 1-در مجموعه خودروسازی سایپا با همکاری مدیریت بدنه سازی، پروژه ای تحت عنوان بهینهسازی جوشکاری مقاومتی نقطهای بدنه خودروها تدوین شد و در طی مدت کارآموزی با انجام فعالیتهای تحقیقاتی- پژوهشی پروژه به با نتایج مطلوب به پایان رسید. 2- پروژهای تحت عنوان جوشکاری مقاومتی نقطهای ورقهای فولادی گالوانیزه با استفاده از الکترودهای نانو کامپوزیتی زمینه مسی، با توجه به اعلام نیاز شرکت سایپا تعریف و سپس با انجام فعالیتهای علمی- پژوهشی و بررسی موانع و مشکلات موجود در شرکت، پروژه در جهت کاهش هزینههای تولید و افزایش کیفیت محصولات پیش رفت. 3- با همکاری وزارت علوم و دانشگاه بوعلی سینا یک تیم دانشجویی جهت شناسایی ومعرفی مشکلات و موانع صنایع تشکیل شد. این تیم مشکلات صنایع را تحت عنوان پروژه تحقیقاتی در اختیار دانشجویان سراسر کشور قرار داده و دانشجویانی که موفق به حل مشکل و مسئله آن صنعت میشدند، توسط صنعت استخدام و یا هزینهای را به عنوان حقالزحمه دریافت میکردند. 4- برگزاری دورههای آموزشی نظیر نرمافزار های مهندسی مواد(آباکوس،اکسپرت، دیجی مایزر و ...)، کلاس کلید فولاد، و دوره های تخصصی مهندسی جوش نظیر استاندارد جوشکاری بدنه خودرو، مشاور دانشجویی |
|||||||||||
4- سوابق پژوهشی |
|||||||||||
1- انجام پروژه تحقیقاتی در شرکت خودروسازی سایپا با عنوان بهینه سازی جوشکاری مقاومتی نقطهای
2- انجام پروژه کارشناسی ارشد با عنوان جوشکاری مقاومتی نقطهای ورقهای فولادی گالوانیزه با استفاده از الکترودهای نانو کامپوزیتی زمینه مسی در شرکت سایپا
3- چاپ مقاله در ژورنال MMTA با عنوان Thermal modeling of spot resistance welding and prediction of weld microstructure ،1395
4- چاپ مقاله علمی پژوهشی چاپ شده در نشریه مواد پیشرفته در مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان با عنوان Thermal modeling of spot resistance welding and prediction of weld microstructure ،1395 5- چاپ مقاله با عنوان بررسی تاثیر شدت جریان و درصد کربن بر ریزساختار و خواص مکانیکی جوش نقطه ایی فولاد DC04 در کنفرانس IMAT ،1395
6- چاپ مقاله با عنوان بررسی تاثیر استفاده از الکترود های نانو کامپوزیتی در جوشکاری نقطه ای ورق فولادی گالوانیزه در کنفرانس IMAT،1396
7- چاپ مقاله با عنوان بررسی اثر جریان و نیروی جوشکاری بر میزان پاشش مذاب در جوشکاری نقطهای ورق فولادی گالوانیزه در سمپوزیوم فولاد96، 1396
8- چاپ مقاله در مجله مکانیک تربیت مدرس با عنوان بررسی تجربی و عددی تاثیر جریان و نیروی الکترود بر پاشش در جوشکاری مقاومتی نقطهای ورقهای فولادی گالوانیزه و غیرگالوانیزه،1397(در حال داوری)
9- مقالهای تحت عنوانA new criterion for prediction of expulsion in resistance spot welding of galvanized and non-galvanized steel sheets در حال نوشتن و بارگذاری بر روی پایگاههای علمی میباشد.
10- مقالهای تحت عنوان Mechanisms of nano composite electrode degradation in resistance spot welding of galvanized steels در حال نوشتن و بارگذاری بر روی پایگاههای علمی میباشد.
|
|||||||||||
زبان خارجي |
نوع توانائي ) خواندن ،نوشتن، شنیدن و مکالمه( |
ميزان تسلط |
|||||||||
انگلیسی |
خواندن، نوشتن، شنیدن و مکالمه |
خوب و متوسط |
|||||||||
ترکی (آذری و استانبولی) |
خواندن، نوشتن، شنیدن و مکالمه |
عالی |
|||||||||
5- گواهينامه هاي تخصصي– علمي اخذشده: |
|||||||||||
عنوان مدرك |
محل اخذ |
سال اخذ |
نمره کلی |
|
|||||||
بازرسی خطوط لوله و انتقال مواد نفتی براساس استاندارد API1104 |
شرکت مهندسی وترا با همکاری توف نورد آلمان |
1395 |
عالی |
|
|||||||
بازرسی جوش(PT,VT,UT,MT) |
سازمان فنی وحرفهای |
1394 |
|
|
|||||||
نرم افزار طراحی کتیا |
مجتمع فنی تهران |
1393 |
متوسط |
|
|||||||
آلیاژساز غیر آهنی |
سازمان فنی حرفهای |
1395 |
عالی |
|
|||||||
نرم افزار آباکوس |
سازمان فنی حرفهای |
1395 |
|
|
|||||||
استاندارد جوشکاری (AWS) |
|
|
عالی |
|
|||||||
استاندارد جوشکاری بدنه خودرو |
|
|
عالی |
|
|||||||
شناخت نانو مواد مهندسی |
دانشگاه صنعتی همدان |
1394 |
خوب |
|
|||||||
روشهای نوین آنالیزمواد |
شرکت پنها |
1394 |
خوب |
|
|||||||
انجماد فلزات |
|
1396 |
عالی |
|
|||||||
6- مهارت کامپیوتری |
|||||||||||
نام برنامه |
ميزان تسلط |
||||||||||
نرم افزار آباکوس |
خوب |
||||||||||
نرم افزار کتیا |
متوسط |
||||||||||
نرم افزار کلید فولاد |
عالی |
||||||||||
نرم افزار تحلیل خوردگی(نووا) |
خوب |
||||||||||
Microsoft office |
عالی |
||||||||||
ICDL |
عالی |
||||||||||
X’pert high score و Digimizer نرم افزار تحلیل خواص فیزیکی مواد |
عالی |
||||||||||
|
|
||||||||||
7- افتخارات |
|
عنوان افتخار |
سال |
عضو استعدادهای درخشان دانشگاه بوعلی سینا همدان |
1395 |
پذیرش بدون آزمون و با شرط معدل در مقطع کارشناسی ارشد |
1395 |
عضو انجمن خوردگی ایران |
1392 |
عضو انجمن آهن و فولاد ایران |
1392 |
کسب رتبه دوم کلاسی در دو مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد با معدل بالای 17 |
1391-1397 |
عضو اتاق بازرگانی استان همدان و کار گروه کارستان |
1396-1397 |