Investigation on Effects of Lubrication and Heat Treatment on Fretting Fatigue Behavior of Aluminum-Matrix Nano-Composite

(1)

ISSN: 2476-6909; Modares Mechanical Engineering. 2021;21(8):527-540

Investigation on Effects of Lubrication and Heat Treatment on Fretting Fatigue Behavior of Aluminum-Matrix Nano- Composite

A R T I C L E I N F O A B S T R A C T Article Type

Original Research

In internal combustion engines, due to cyclic loading and wear between the upper surface of the piston ring and the upper groove of the piston, the fretting fatigue phenomenon could occur. In this research, the effect of lubrication and the heat treatment on the fretting fatigue behavior of aluminum-matrix nano-composite have been investigated. The fretting fatigue test was performed in fully-reversed loading condition and at room temperature. In addition, the S-N curve and fretting fatigue properties of piston alloys were obtained. The microstructure and the fracture surface were examined by optical and microscopy and the field emission scanning electron microscopy. The results showed that the failure behavior was brittle. In addition, the lubrication and the heat treatment improved the fretting fatigue lifetime of the piston alloy.

Authors

Agharebparast¹ M.S.

Aroo¹ H, Azadi¹ M, Azadi² M.

How to cite this article

Agharebparast M S, Aroo H, Azadi M, Azadi M. Investigation on Effects of Lubrication and Heat Treatment on Fretting Fatigue Behavior of Aluminum-Matrix Nano-Composite Modares Mechanical Engineering.

2021;21(8):527-540.

Keywords Fretting Fatigue, Heat Treatment, Oil lubrication, Aluminum-Matrix Nano- Composite

C I T A T I O N L I N K S

1Faculty of Mechanical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.

2Faculty of Materials and Metallurgical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.

[1] A fracture mechanics-based approach for the... [2] Fretting fatigue. Comprehensive Structural Integrity. [3] Pistons and engine testing. [4] Predicting fretting fatigue in engineering design. [5] Mechanics of fretting fatigue... [6] The effect of heat-treatment on aluminum-based piston alloys. [7] Effect of contact pressure on torsional fretting... [8] Study on the damage evolution of torsional fretting... [9] Study on bending fretting fatigue damages of... [10] Friction and wear of 7075 aluminum alloy... [11] Effect of fretting on fatigue behavior of... [12] Modelling the fretting fatigue crack... [13] Fretting fatigue simulation for aluminum... [14] Fatigue life of 7075-T6 aluminum alloy under... [15]

Prediction of the Fretting Fatigue crack nucleation endurance of... [16] The influence of higher surface hardness on fretting fatigue life of... [18] Fretting fatigue behaviors and surface integrity of... [19] Elevated temperature fretting fatigue of... [20] Effect of hole lubrication on the fretting fatigue life of ... [21] Experimental study on fretting-fatigue of bridge cable wires. [22] Fretting-fatigue induced failure of a connecting rod. [23] Fretting fatigue failure... [24] Fatigue on engine pistons – A compendium of... [25] An evaluation of tribological and mechanical properties of... [26] Effects of SiO2 nano-particles on tribological and mechanical properties of... [27] Investigation of nano-clay addition effect on... [28] Numerical simulation and experimental study of wear depth and ... [29]

Characteristics of friction and lubrication of... [30] Technical report on... [31] Evaluation of tensile and low-cycle fatigue... [32] Quantitative comparison of three Ni-containing phases ...

[33] Investigation of effects of nano-particles, heat treatment process and acid... [34]

Evaluation of high-cycle bending fatigue and... [35] Influence of heat treatment on the fatigue behavior of... [36] Rotating and bending fatigue behavior of... [37] The effect of heat- treatment on aluminum-based piston... [38] Investigation of tribological and compressive behaviors of ... [39] Study on the influence of T4 and T6 heat treatment on ... [40]

Microstructure evolution of Al–12Si–CuNiMg alloy under high temperature... [41] Double- stage hardening behavior and fracture characteristics of a heavily alloyed Al–Si piston alloy during... [42] Characterization of high-cycle bending fatigue behaviors for... [43] Influence of heat treatment on high cycle fatigue and fracture behaviors of... [44] Characterization of tensile fracture in heavily alloyed... [45] Development of Innovative Applications in...

*Correspondence

Address: Central Administration of Semnan University, Campus 1, Semnan, Iran, Zip-Code: 35131- 19111.

Phone: - Fax: -

[email protected]

Article History Received: March 04, 2021 Accepted: April 17, 2021 ePublished: July 07, 2021

Copyright© 2020, TMU Press. This open-access article is published under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License which permits Share (copy and redistribute the material in any medium or format) and Adapt (remix, transform, and build upon the material) under the Attribution- NonCommercial terms.

(2)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

راکناور تارثا هعلاطم ی

لمع و ی تا ترارح ی رب

گتسخ راتفر ی

ترف ی گن زوپماکونان رد ی

ت اپ ی ه

مولآ ی ن ی مو

تسرپ براقا قداص دمحم سدنهم هدکشناد ی

ناکم ی

،ک ا ،نانمس ،نانمس هاگشناد ی

نار

ناه ی ه ورا سدنهم هدکشناد ی

ناکم ی

نار

دازآ دمحم ی سدنهم هدکشناد ی

ناکم ی

نار

دازآ هبوبحم ی سدنهم هدکشناد ژرولاتم و داومی

ی

، ا ،نانمس ،نانمس هاگشناد ی

نار

هدیکچ اهروتوم رد ی لخاد قارتحا ی

، لد هب ی ل راذگراب دوجو ی

اس دوجو و بوانتم ی

ش

ب ی ن لااب حطس یی ر ی گن پ ی نوتس لوا و ی ن ش ی را پ ی نوتس دپ عوقو ناکما ی

هد

گتسخ ی ترف ی گن ا رد ی ن حان ی ه ا رد .دراد دوجو ی

ن ثات ،شهوژپ ی

ر راکناور ی و

لمع لامعا ی تا ترارح ی گتسخ راتفر رب ی

ترف ی گن زوپماکونان ی ت اپ ی ه مولآ ی ن ی ،مو

سررب دروم ی گتسخ نومزآ .تسا هتفرگ رارق ی

ترف ی گن ارش رد ی ط ب راذگرا ی لاماک

سوکعم امد رد و هدنوش ی

حم ی ط نحنم نآ رب هولاع .تسا هتفرگ تروص ی

شنت -

گتسخ صاوخ و رمع ی

ترف ی گن لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو پ ی نوتس وقت ی ت هدش تارذونان اب

سررب .تسا هدمآ تسدب ی

ر ی راتخاسز حطس و تسکش م طسوت ی پوکسورک رون ی

م و ی پوکسورک نورتکلا ی شبور ی سگ ی ل م ی ناد اتن .تسا هدش ماجنا ی

ج داد ناشن

نچمه و تسا هدوب درت ابلاغ تسکش راتفر هک ی

ن راکناور لامعا ی

لمع و ی تا

ترارح ی گتسخ رمع دوبهب ثعاب ی

ترف ی گن زوپماکونان ی ت اه ی اپ ی ه مولآ ی ن ی مو ی

.تسا هدش هژاودیلک اه : گتسخ ی ترف ی ،گن لمع ی تا ترارح ی ، راکناور ی ،نغور اب

زوپماکونان ی ت اپ ی ه مولآ ی ن ی مو

:تفایرد خیرات 14

/ 12 / 1399

:شریذپ خیرات 28

/ 01 / 1400

:لوئسم هدنسیون*

[email protected]

1 - همدقم ترف" ترابع ی

گن بسن تکرح هب "

ی سامم ی قم رد ی سا هتفگ کچوک

م ی دوش ب هک ی ن مسج ود ی ا نامز سامت لاح رد حوطس ی

تحت هک

راذگراب ی اه ی شاعترا ی و یا ن ی اهور ی غتم ی ر م رارق ی گ ی

،دنر خر

م ی دهد

[1,2]

ا رد . ی ن ارش ی

،ط ماگنه ی شنت هک اه ی سامت ی ثعاب

لکش گ ی ر ی دپ ،دنوش کرت دشر همادا رد و ی

هد گتسخ ی ترف ی گن و یا

گتسخ ی اس ی ش ی م خر ی دهد .[2]

اس نتفرگ رظن رد اب ی

ش اه ی

کاکطصا ی - شاعترا ی راذگراب و ی اه ی ناکم بوانتم ی

ک ی

، خر ناکما

دپ نداد ی هد گتسخ ی ترف ی گن و هب ،وردوخ روتوم تاعطق رد ی

هژ ب ی ن

لوا رد دوجوم سامت رد حوطس ی

ن ر ی گن پ ی نوتس ش و ی را ر ی گن

لااب یی پ ی نوتس دراد دوجو ،وردوخ .[3]

رب ناکم هک نآ فلاخ ی

مز

سآ ی ب ترف ی

،گن ناونع هب ی ک سآ ی ب دج ی ارب تاعطق رد ی

دودح

ی ک س سررب نانچمه ،تسا هتفرگ رارق هعلاطم دروم ،هد ی

اه ی ب ی رتش ی ارب ی قد کرد ی ق ناکم لوصا تخانش و راتفر ی

مز اه ی

ترف ی گن تسا مزلا

[4,5]

ن هب هجوت اب . ی

اهزا ی تعنص ی

، هک تسا مزلا

رف ت ی گن نارگشهوژپ و ناحارط طسوت تاعطق رد

تسد تهج ی

با ی لباق هب ی ت مطا ی نان دوش هتفرگ رظن رد رتهب . [4]

هزورما زاس وردوخ تعنص رد ی

لوت تهج اصوصخ ی

د پ ی ،نوتس

لآ ی اهژا ی مولآ ی ن ی مو - س ی ل ی س ی مو و صاوخ تهج هب ی

هژ بسانم و

نآ گدروخ هب تبسن لااب تمواقم دننام اه ی

اس و یی گد ی

، رض ی ب

طاسبنا ترارح ی اپ یی ن دروم نزو هب ماکحتسا هجوت لباق تبسن و

م رارق ناوارف هدافتسا ی

گ ی دنر جوت اب .[6]

ه هب ،هدش رکذ بلاطم هب

گتسخ راتفر هک تسا مزلا رظن ی

ترف ی گن لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو -

س ی ل ی س ی مو پ ی نوتس سررب و هعلاطم دروم ،وردوخ ی

گ رارق ی در .

رد شهوژپ اب هطبار اه

ی پ ی ش ی

،ن سررب ادتبا ی اه ی رب هدش ماجنا

ترف ی گن مولآ ی ن ی مو هب همادا رد هک تسا هدش هعلاطم

م هراشا نآ ی

دوش ناراکمه و گنپ . ثات ،[7]

ی ر سآ رب سامت راشف ی

ب

گتسخ ی ترف ی گن لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو 7075 راذگراب تحت ار ی

پ ی شچ ی

سررب ی نآ .دندرک سامت راشف هک دنداد ناشن اه ی

ی ک ی لصا دراوم زا ی

گتسخ رمع رب رثوم ی

ترف ی گن سررب نآ رب هولاع .تسا ی

هدش ماجنا

ازفا هک داد ناشن ی

ش سامت راشف ی

لد هب ی ل ای داج رتگرزب حطس

سکا ی ساد ی نو ازفا ثعاب ی ش سآ ی ب پ ی شچ ی ترف ی گن م ی دوش رد .

د هعلاطم ی رگ ی

، ناراکمه و گنپ نم ،[8]

نح ی شنت - لآ رمع ی ژا

مولآ ی ن ی مو 7075 ارش رد ار ی ط راذگراب ی پ ی شچ ی هب اب .دندروآ تسد

ازفا ی ش شرب شنت ی پ ی شچ ی

، ناکم ی اهز ی ترف توافتم ی

گن پ ی شچ ی

سررب ی اتن و دش ی ج ناکم هک داد ناشن نومزآ ی

مز اه ی لصا ی سآ ی ب

اس لماش ی ش ( ناشارخ Abrasive Wear اس ،)

ی ش اسکا ی ش ی لا و ی ه

لا ی ه گدش ی م ی دوش نچمه . ی ن نآ رد اه ی دنتفا ازفا هک ی ش شنت

پ ی شچ ی گمشچ دشر ثعاب ی

ر رض ی ب سکا حطس ،کاکطصا ی

ساد ی نو

اس قمع و ی ش م سامت حطس رد ی

دوش د هباشم هعلاطم رد . ی

رگ ی

،

ناراکمه و گنپ گتسخ راتفر ،[9]

ی ترف ی گن لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو 7075

راذگراب تحت ار ی

شمخ ی اس ربارب رد ی

هدن اه یی دلاوف زا 52100

سآ عاونا هدهاشم رب هولاع .دندرک هعلاطم ی

ب اب هباشم

شهوژپ اه ی

[8,10]

اتن ی ج ا لماع هک داد ناشن ی

داج حان رد کرت ی

ه

ز ی ر ی ن ناراکمه و لارگنس .تسا هدوب شنت زکرمت ،حطس نومزآ ،[11]

گتسخ ی ترف ی گن ور رب ار ی لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو 6061 لمع تحت هک ی

تا

T4 ا هتفرگ رارق اهامد رد ،تس

ی هدپ و فلتخم ا

ی اس ی ش ی توافتم

نآ .دنداد ماجنا لکش و هسدنه لماع ود ره هک دنداد ناشن اه

اهدپ ی اس ی ش ی حم امد و ی ط م ی دنناوت لک لماوع زا ی

د ی رمع رب رثوم

گتسخ ی ترف ی گن ا رب هولاع .دنشاب ی

،ن تاعلاطم ی مز رد ی هن

لدم زاس ی پ و ی ش ب ی ن ی گتسخ رمع ی

ترف ی گن .تسا هتفرگ تروص

ا رد ی ن ب ی ن ، امناپ ی رک نراکمه و لدم ،[12]

ی ارب ی بش ی ه زاس ی تعرس

گتسخ کرت دشر ی

ترف ی گن حان ود ره نتفرگ رظن رد اب ی

ه دشر

کرت اه ی ارب دنلب و هاتوک ی

لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو 7050 هک دندرک هئارا

اتن ی ج گتسخ نومزآ ی

ترف ی گن ن ی ز بوخ قباطت ی

.تسا هداد ناشن ار

نچمه ی

،ن ک ی م و ی نو لدم ،[13]

ی ق شور ساسا رب نونا

حان ی ه

(3)

ــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

Volume 21, Issue 8, Agust 2021 Modares Mechanical Engineering

ژرنا تفا لماش هک هدنبسچ ی

مرن شهاک و تسکش ی

ط رد ی

ازفا ی ش م اهرود ی دوش ارب ار ی گتسخ راتفر ی

ترف ی گن لآ هخرچرپ ی ژا

مولآ ی ن ی مو 7050 اتن هک دنداد هئارا ی

ج نحنم طسوت لصاح ی

اه ی

شنت - ت دروم دوجوم رمع ا

یی د وتوم .تسا هتفرگ رارق لدم ،[14]

ی ارب ی

عت یی ن ا رمع ی داج و دشر گتسخ کرت ی

ترف ی گن روئت ساسا رب ی

لاگچ ی ژرنا ی شنرک ی حان و ی ه نارحب ی رعت ی ف نچمه .دندومن ی

ن

گتسخ نومزآ ی

ترف ی گن ور رب ی لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو 7075 لمع ی تا

ترارح ی اهدپ ربارب رد هدش ی

اس ی ش ی دلاوف سنج زا EN24

ماجنا

اتن و دش ی ج ات ار هدش هئارا لدم زا لصاح تابساحم لصاح یی

د

من دو نچمه . ی ن دودحم تاعلاطم ی

ور رب ی لآ ی اهژا ی وقت ی ت هدش

مولآ ی ن ی مو ی ارب .تسا هتفرگ تروص ی

ناراکمه و ناهرس ،لاثم ،[16]

تخس رثا ی ور رب حطس ی

ترف ی گن لامعا اب ار

تماخض اه ی توافتم ی ادونآ ششوپ زا ی

ز ی ور ی لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو

7075 لمع ی تا ترارح ی سررب هدش ی تن .دندرک ای ج ششوپ داد ناشن

ادونآ ی ز ی تخس اب ی 360 و ی زرک گتسخ رمع دشر ثعاب ی

ترف ی گن رد

حان ی ه گتسخ ی شنت رد هخرچرپ اه

ی م رتمک ی

،دوش لاح رد ی هک

ششوپ اه ی ادونآ ی ز ی تخس اب ی ب ی رتش دودح رد و 390

و ی زرک هب

لد ی ل گدننکش ی ا و ششوپ ی

داج م ی ورک کرت رمع شهاک ثعاب اه

گتسخ ی ترف ی گن حطس رد شنت اه ی م رتلااب ی دنوش ش . ی هدن و

رنپوه گتسخ راتفر ،[17]

ی ترف ی گن مولآ ی ن ی مو 7075 لمع ی تا ترارح ی

سررب ار هدش ی

اتن .دندرک ی ج ر هک درک صخشم ی

اهراتخاسز ی

توافتم

م ی دناوت ور رب ی لکش گ ی ر ی گتسخ کرت دشر و ی

ترف ی گن ثات ی راذگر

.دشاب هب لک روط ی راکناور رثا اب هطبار رد ی

گتسخ رمع رب ی

ترف ی گن

دودحم تاعلاطم ی

بق زا .تسا هتفرگ تروص ی

ل شهوژپ اه یی

[18,19]

ثات هک ی ر راکناور ی گتسخ رمع رب ی

ترف ی گن لآ ی اهژا ی

ت ی نات ی مو ی سررب ار ی سررب دروم هدام ندرک دودحم اب اذل .دندرک ی

هب

لآ ی اهژا ی مولآ ی ن ی مو ی

، تاعلاطم سب ی را کدنا ی ارب ی سررب ی قاب ی

م ی دنام هعلاطم رد . ا

ی

، ناراکمه و ولرخاچ ثات ،[20]

ی ر راکناور ی رد

لصتم هرفح پ هدننک

ی ن هبل تلااصتا رد دوجوم ا

ی شرب ی اتود یی

( Double Shear Lap Joints هدش هتخاس )

مولآ سنج زا ی

ن ی مو 2024

سررب ار ی ا .دندرک ی ن م هحفص رب زکرمت اب شهوژپ ی

نا ی اب هک لاصتا

زکرم هرفح کمک ی

جراخ هحفص ود هب ی

م لصتم ی

،دوش تروص

امن .تسا هتفرگ یی

ا زا ی ن لکش رد نومزآ هنومن و لاصتا 1

ناشن

اتن .تسا هدش هداد ی

ج کاح ی هنومن هک دوب نآ زا اه

یی لحم رد هک

نغور هرفح راک

ی گتسخ رمع ،دندوب هدش ی

ترف ی گن ب ی رتش ی تبسن

هنومن هب اه ی دب نو نغور راک ی دنتشاد .

لاح رد ی گتسخ رثا هک ی

ترف ی گن ور رب ی خرب رمع ی اهدرباک زا ی

لکش 1 ) تامش ی ک اپ ی ه نومزآ درادناتسا هنومن و نومزآ [20]

تعنص ی س دننام ی م اه ی لپ لاصتا اه نوتاش ،[21]

[22]

رنف کمک و

وردوخ [23]

سررب دروم ی گتسخ راتفر هعلاطم اما ،تسا هتفرگ رارق ی

ترف ی گن پ ی نوتس ا .تسا هدش ماجنا تردن هب روتوم ی

ن لاح رد ی

هک تسا ی ک ی حاون زا ی ار ی ج تسکش پ ی

،نوتس حان رد ی ه ش ی را ر ی گن

تسا سرپمک [24]

لکش رد اه ی 2 و )فلا(

2 هب ،)ب(

ترت ی ب ی ک

دروم هعلاطم ی

پ ی نوتس سآ ی ب د ی هد ا رد ی ن حان ی ه ئزج و ی تا سآ ی ب

ش رد ی را ر ی گن .تسا هدش هدروآ

لحاس طوطخ دوجو ی

حان رد ی ه سآ ی ب دوجو و کرت دشر رگناشن

ناکم ی مز گتسخ ی ا رد ی ن م تمسق ی دشاب .[24]

نچمه ی ن زوت ی ع

لکش رد هدش صخشم شنت 2

م ناشن )ج(

ی دهد ب رادقم هک ی ش ی هن

ش اهتنا رد شنت ی

را ر ی گن لد هک دراد دوجو ی

ل شنت زکرمت دوجو نآ

ا رد ی ن حان ی ه م ی دشاب د ترابع هب . ی

،رگ ر تکرح ی گن تروصب

دومع ی

، لد هب ی ل اپ و لااب یی ن پ نتفر ی نوتس س رد ی ردنل قافتا ،روتوم

م ی دتفا عاب هک ا ث ی داج شمخ شنت ی

ب ی ش ی هن دننامه(

ی ک ت ی ر

ی رسک گ ی رادر ر رد ،) ی هش ش ی را ر ی گن ور ی پ ی نوتس م ی ددرگ انمض .

د تکرح ی رگ ر ی گن ش لحم رد ی

را ر ی

،گن اب ی ک سب هنماد ی را ،مک

اس ثحابم ی

ش دپ هب ار ی هد گتسخ ی

، م هفاضا ی دنک ا . ی ن تکرح

ر ی

،گن عاعش تروصب ی

ور رب ی ش لحم ی را ر ی گن پ رد ی

،نوتس خر

م ی دهد ا رد اذل . ی ن دپ ،هلاقم ی هد اه ی گتسخ ماوت ی

اس و ی

،ش

گتسخ تروصب ی

ترف ی گن [3]

ارب ی هعطق رد هدافتسا دروم داوم

)فلا(

)ب(

)ج(

لکش 2 ) فلا ) پ ی نوتس ب ،هدش هتسکش )

لحاس طوطخ ی حان رد ی ه سآ ی ب ج و ) زوت ی ع

ش رد شنت ی را ر ی [24]گن

(4)

پ ی نوتس .تسا هتفرگ رارق هعلاطم دروم ،روتوم

نچمه ی ن لع ی مغر

دودحم تاعلاطم ی

گتسخ راتفر رب هک ی

ترف ی گن لآ ی اهژا ی

مولآ ی ن ی مو ی ن زونه ،تسا هتفرگ تروص ی

زا ب تاعلاطم هب ی

رتش ی رب

ور ی زوپماکونان راتفر ی

ت اه ی اپ ی ه مولآ ی ن ی مو ی همادا رد و دراد دوجو

ن ی

،ز نامه ،دش هراشا هک روط سررب

ی راکناور رثا ی

گتسخ رمع رب ی

ترف ی گن ونان زوپماک ی ت اه ی مولآ ی ن ی مو .تسا هدش ماجنا تردن هب

ا رد ی ن نغور راکناور ندوزفا رثا شهوژپ

گتسخ راتفر رب ی

ترف ی گن

لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو پ ی نوتس وقت ی ت ارب ،تارذونان اب هدش ی

عون ود

زوپماکونان هنومن ی

ت - لمع اب ی تا ترارح ی زوپماکونان و ی

ت - نودب

لمع ی تا ترارح ی سررب ی .تسا هدش

2 - قیقحت شور و داوم

اپ هدام ی ه سررب ی ا رد هدش ی ن لآ ،هعلاطم ی

ژا مولآ ی ن ی مو - س ی ل ی س ی مو

راجت مان اب ی

AlSi12CuNiMg پ رد هدافتسا دروم ،

ی نوتس رد روتوم

اهوردوخ ی راوس ی م ی دشاب کرت . ی ب ش ی م ی ا یی نومزآ زا لصاح

رتموتناوک ی ا داد ناشن ی

ن لآ ی ژا لماش 12.7 نزو دصرد ی رصنع

س ی ل ی س ی

،مو 1.16 نزو دصرد ی ،سم رصنع 1.00

نزو دصرد ی رصنع

نم ی ز ی

،م 0.801 نزو دصرد ی ن رصنع ی

،لک 0.558 نزو دصرد ی رصنع

مولآ رصنع و نهآ ی

ن ی مو اپ هدام ناونع هب ی

ه ا رد .تسا هدوب ی

ن

شخب ماکحتسا روظنم هب ،شهوژپ ی

لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو ی

، تارذ

وقت ی ت هدننک لآ هب تخاس ماگنه سرونان ی

ژا .تسا هدش هدوزفا

اقم تهج سپس ی

هس ثات ی ر لمع ی تا ترارح ی هتسد ،هدام راتفر رب ا

ی

هنومن زا اه ی لمع تحت درادناتسا ی

تا ترارح ی تهج .دنتفرگ رارق

لوت ی د هنومن اه ی گتسخ درادناتسا ی

، ر شور زا ی هتخ رگ ی لقث ی کمک

هتفرگ ر ماگنه رد .تسا هدش ی

هتخ رگ ی

، پ ی ش باذم ندش هدوزفا زا

پ شور کمک اب ،بلاق هب ی

ش امرگ ی

،ش م هب ی ناز ی ک نزو دصرد ی

وقت تارذ ی ت هدننک ا هک تسا هدش هدوزفا باذم هب سرونان ی

ن رادقم

اتن هب هجوت اب هدش هفاضا تارذونان زا ی

ج عجارم رد دوجوم

[25,26]

،

هب دصرد ی هن ارب ی لآ ی ژا مولآ ی ن ی مو ی پ ی نوتس تارذونان .تسا هدوب

ا رد هدش هدافتسا ی

ن عون زا سر ونان سنج زا ،شهوژپ

متنوم ر ی نول ی ت ( Clay Montmorillonite K(10 زا و تسا هدوب ))

ناث ونان تکرش ی

هت ی ه درگ ی هد کرت .تسا ی

ب ش ی م ی ا یی تارذ

وقت ی ت هدننک ا رد هدش هدافتسا سرونان ی

ن لودج رد ،شهوژپ 1

هدمآ

نچمه .تسا ی

ن رمتنوم سر ونان صاوخ ی

نول ی ت لودج رد 2

هدروآ

لکش ،نآ رب هولاع .تسا هدش 3

سر ونان تارذ هزادنا )فلا(

رخ ی راد ی م ناشن ار هدش ی

دهد ن هدافتسا دروم سرونان تارذ . ی

،ز رد

لکش 3 واصت .تسا هدش هدروآ )ب(

ی ر رد تارذونان تابثا هب طوبرم

مز ی هن مولآ ی ن ی مو ی لکش رد 4 واصت .تسا هدش هدروآ ی

ر هب طوبرم

س رصنع ی ل ی س ی مو سکا و ی

،نژ بوخ هب ی ناشن ار ونان تارذ دوجو

م ی دهد . امد ات سرونان تارذ ی

10

± 410 تناس هجرد ی دارگ آرف تحت هروک رد ی

دن

پ ی ش امرگ ی ش هتفرگ رارق هدش هدوزفا باذم هب نآ زا سپ و دنا

.دنا

ر باذم زا سپ ی

ز ی ندچ بلاق رد ی

، هنومن اه ی هناوتسا ا ی لوا ی ه لودج

1 ) دصرد کشت رصانع ی ل هدنهد وقت تارذ ی ت سرونان هدننک [27]

رصنع دصرد رصنع دصرد رصنع

دصرد

O Na2

0.98 3.29 MgO

SiO2

50.95

TiO2

0.62 1.97 CaO

O3

Al2

19.60

15.45 LOI

2O 0.86 K O3

Fe2

5.62

لودج 2 ) وقت تارذ صاوخ ی

ت رمتنوم سر ونان هدننک ی

نول ی ت ساسا رب

ناث ونان تکرش گولاتاک ی

یناک عون یلاگچ هزادنا

تارذ تحاسم

حطس هژیو تیاده رادقم

یکیرتکلا بیرض

لدابت ینوی یلاخ هلصاف

تارذ نیب تبوطر

رمتنوم تینولی

رب مرگ(

یتناس رتم )بعکم ونان(

)رتم رب مرگ(

یتناس )عبرم رتم یلیم(

)تلو meg/(

100gr )مورتسگنا( ) )دصرد(

0.7 1 ات 220 2 ات 25 270 48 60 1 ات 2

)فلا(

)ب(

لکش 3 ) لا )ف ناثونان تکرش طسوت هدش هئارا هزادنا ی

ارب ی تارذونان

وقت ی ت هدننک هدافتسا ب و هدش ) هت تارذونان ی

ه هدش

اوه اب ترواجم رد هدش هتخاس ی

هدش درس دازآ اب ،همادا رد و دنا

آرف ماجنا ی دن شام ی ن راک ی هنومن اه ی گتسخ نومزآ درادناتسا ی

ارب .تسا هدش لصاح ی

ارجا ی لمع ی تا ترارح ی

، هنومن تدم هب اه

1 امد رد تعاس ی

500 تناس هجرد ی

دارگ نگمه زاس ی زا دعب و دندش

کنخ راک ی تدم هب و بآ رد 5

امد رد تعاس ی

200 هجرد ناس ت ی دارگ

پ تحت ی زاسر ی تسا رکذ هب مزلا .دنتفرگ رارق رد

ارب و بلطم همادا ی

لآ ،راصتخا ی

ژا مولآ ی ن ی مو ی وقت تارذ لماش ی

ت هدننک هب سرونان

زوپماکونان ناونع ی

ت لمع نودب ی تا لآ و ی ژا مولآ ی ن ی مو ی تارذ لماش

وقت ی ت هدننک لمع هارمهب سرونان ی

تا ترارح ی ناونع هب

زوپماکونان ی

ت لمع اب ی

،تا م هدرب مان ی دوش .

(5)

لکش 4 ) وقت تارذونان دوجو تابثا ی

ت هدننک قم رد هنومن حطس رد ی

سا 500

م ی رتمورک

ا رد ی ن گتسخ نومزآ ،شهوژپ ی

ترف ی گن نغور نودب راک

ی ارب ی ره

رد هدام 4 توافتم شنت حطس 210

، 180 ، 150 و 120 اب و لاکساپاگم

لقادح 3 گتسخ راتفر ات تسا هتفرگ ماجنا رارکت ی

ترف ی گن لآ ره ی ژا

ارب ،سپس .دوش لصاح ی

اقم ی هس ثات ندش صخشم و راتفر ی

ر

راکناور ی گتسخ رمع رب ی

ترف ی ،گن گتسخ نومزآ ی

ترف ی گن اب

ور رب راکناور لامعا ی

مادک ره رد داوم زا 3

شنت حطس 180

، 150 و

120 اعر و لاکساپاگم ی

ت 2 ذپ تروص رارکت راب ی

هتفر دادعت .تسا

ا رد رتمک حوطس ی

ن لد هب ،شخب ی

ل گدنکارپ هدودحم ی

ارب رتکچوک ی

هداد اه ی ارب .تسا هدوب نومزآ ی

سررب ی راکناور رثا ی

اتفر رب ر

گتسخ ی ترف ی گن زوپماکونان ی

ت اه ی اپ ی ه مولآ ی ن ی مو ی

، ماگنه رد

ارجا ی گتسخ نومزآ ی

ترف ی

،گن اعومجم 3 ره رد نغور هرطق 15

ناث ی ه ور ی اهدپ و درادناتسا هنومن ی

اس ی ش ی مان .تسا هدش هدوزفا

راجت ی نغور ADDINOL ECONOMIC 020

عون و SAE-0W20

و

م ناملآ تخاس ی

دشاب .

رد ا ی ن گتسخ نومزآ هاگتسد زا ،هلاقم ی

شمخ ی - نارود ی SFT-600

تکرش راذگراب اب هطقن ود عون زا ،ماتنس ی

سوکعم لاماک هدنوش

درگ هدافتسا ی

هد ا روظنم هب .تسا ی

داج ارش ی ط گتسخ نومزآ ی

ترف ی

،گن لوژام ی حارط ی ناکما نآ طسوت هک تسا هدش هتخاس و

ن لامعا ی ور ی اس ی ش ی ققحم ار هنومن هب م

ی دنک رد هک روطنامه .

لکش 5 ا رد ،تسا هدهاشم لباق )فلا(

ی ن اهدپ لوژام ی

اس ی ش ی

ور دوجوم ی م ی هل اهرنف کمک هب ،راب لامعا ی

ن دوجوم ی ور سامت ی

تباث ی ور ار ی ا هنومن حطس ی

داج م ی دننک .

لکش رد 5 گرارق هوحن )ب(

ی ر ی اهدپ ی اس ی ش ی ور ی م ی هل لامعا

ن ی ور نچمه و ی ن لکش رد 5 هدافتسا درادناتسا هنومن هشقن )ج(

ا رد هدش ی ن نچمه .تسا هدش هدروآ ،شهوژپ ی

ن و نومزآ هاگتسد

)فلا(

)ب(

)ج(

)د(

لکش 5 ) ن لامعا هوحن )فلا( :نومزآ هاگتسد تاصخشم ی

ور اس ی ش ی ، )ب(

گرارق هوحن ی ر ی اس دپ ی ش ی

، امن )د( و درادناتسا هنومن هشقن )ج(

ی هاگتسد

نومزآ گرارق هوحن ی

ر ی ترف لوژام ی

گن لکش رد 5 امن )د(

ی ش هدش هداد

.تسا ارب ی گتسخ رثا هعلاطم ی

ترف ی گن زوپماکونان رب ی

ت اه ی اپ ی ه

مولآ ی ن ی مو ی

، اهدپ ی اس ی ش ی رد هدافتسا دروم

ای ن زا شهوژپ

ر ی گن اه ی پ ی نوتس ندچ سنج اب تعنص رد هدافتسا دروم

رتسکاخ ی کرت .تسا هدش ادج ی

ب ش ی م ی ا یی ناکم صاوخ و ی

ک ی

ر ی گن پ ی نوتس ندچ( هدش هدافتسا ی

MF-116 لودج رد ،) 3

آ هدرو

.تسا هدش نچمه ی ن ر ی راتخاسز ر ی گن پ ی نوتس ندچ ی ا رد هدش هدافتسا ی

ن

لکش رد ،شهوژپ 6

نچمه .تسا هدش هداد ناشن ی

ن ن رادقم ی ور ی

سامت ی ب ی ن اس دپ ی ش ی نومزآ ساسا رب نومزآ هنومن و اه

ی اس ی ش ی

ن و ی ور ی ر رد دوجوم ی

گن پ ی

،نوتس اب ربارب 10 ن ی نتو هتفرگ رظن رد

تسا هدش

[28,29]

.

(6)

لودج 3 ) ر تاصخشم ی

گن پ ی نوتس گتسخ نومزآ رد هدافتسا دروم ی

ترف ی گن

[30]

نوتسیپ گنیر سنج یتیزنترام یورک ندچ

)%( ییایمیش بیکرت 2.40

ات 2.90 دصرد س ی ل ی س ی مو / 0.20 ات 0.80 زنگنم دصرد

0.02 ات 0.07 رثکادح / میزینم دصرد 0.15

رفسف دصرد

رثکادح 0.03 رثکادح / درگوگ دصرد 0.30

ندبیلوم دصرد

رثکادح 0.70 لکین دصرد

یتخس 35

ات 45 لوکار

هتیسیتسلاا لودم 145000

ات 185000 لاکساپاگم

یشمخ ماکحتسا 1300

لاکساپاگم

لکش 6 ) ر ی ز ر راتخاس ی گن پ ی نوتس ندچ ی (Cast Iron MF116) [30]

حطس اس ی ش ن ی ز ر هسدنه نامه لماش ی

گن پ ی نوتس تسا روتوم

عاطق هک ی رب نآ زا ی هد ور رب و هدش ی

م ی هل ن لامعا ی

،ور هتفرگ رارق

.تسا اهن رد ی

،ت سررب ی ر ی راتخاسز م کمک هب ی

پوکسورک

رون ی

هنومن تسکش حطس هعلاطم سپس و تسا هتفرگ تروص هب اه

م کمک ی پوکسورک

نورتکلا ی شبور ی سگ ی ل م ی ناد ( FESEM اب ) هاگتسد

MIRA3-TESCAN

سررب روظنم هب .تفرگ ماجنا ی

ر ی

،راتخاسز ا سپ نز هدابنس ز ی

هرامش ات 5000 هنومن حطس دوپ اب اه

ر

مولآ ی ان لوپ تحت ی ش راک ی ارب سپس .تسا هتفرگ رارق ی

صخشم

کرت اب رلک چا لولحم زا اهزاف ندش ی

ب ش ی م ی ا یی لماش 95 م ی ل ی لی رت

،رطقم بآ 1

م ی ل ی لی رت سا ی د ه ی روئولفورد ی

،ک 1.5 م ی ل ی لی رت سا ی د

ه ی رلکورد ی ک و 2.5 م ی ل ی لی رت سا ی د ن ی رت ی

،ک هدش هتفرگ کمک

.تسا

3 - ثحب و جیاتن

1-3 - ر ی راتخاسز هدام

ر ثحب اب هطبار رد ی

،راتخاسز لکش 7 واصت هدنهد ناشن ی

ر هب طوبرم

ر ی اهراتخاسز ی

ت اه ی اپ ی ه مولآ ی ن ی مو ی هدش هدافتسا

ا رد ی ن م ،شهوژپ ی

دشاب لک روط هب . ی

ا ی ن زوپماکونان ی

ت

،اه اراد ی

مز ی هن مولآ ی ن ی مو ی زاف نآ رد هدش هدنکارپ تابوسر هدمع هک تسا

س ی ل ی س ی مو ا .تسا ی ن ف زا س ی ل ی س ی مو ی

، توافتم لکش ود هب

هخاش ا ی کولب و ی مز رد ی هن مولآ ی ن ی مو ی هتفرگ لکش هب هجوت اب .دنا

لکش 7 اهزاف ، ی نوگانوگ ی س زاف نوچمه ی

ل ی س ی مو ( زاف و )Si α-Al

ر رد ی اهراتخاسز ی

زوپماکونان ی ت اه ی اپ ی ه مولآ ی ن ی مو ی دروم

نچمه .دراد دوجو ،هدافتسا ی

ن اهزاف هطبار رد ی

ب ی ن زلف ی دوجوم

کرت زا ی تاب ن ی لک مولآ اب سم و ی

ن ی مو ن ی ز ر رد ی

،راتخاسز روطنامه

تاعلاطم رد هک

[31,32]

م ،تسا هدش هدروآ ی

ناوت اب هک درک هراشا

امنگرزب یی اه ی م رد کچوک ی

پوکسورک

رون ی

، ت رق ی اب ا ی ن اهزاف ی

ب ی ن زلف ی

، م رظن هب هباشم ی

آی دن خشت و ی ص نآ م لکشم اه ی

دشاب .

)فلا(

)ب(

)ج(

)د(

لکش 7 ) ر ی اهراتخاسز ی زوپماکونان ی ت اه ی مولآ ی ن ی مو پ ی نوتس لمع نودب )فلا( : ی

تا ترارح ی امنگرزب اب یی 100 لمع اب )ب( ،ربارب ی

تا ترارح ی امنگرزب اب یی 100

لمع نودب )ج( ،ربارب ی

تا ترارح ی امنگرزب اب یی 200 لمع اب )د( و ربارب ی

تا ترارح ی امنگرزب اب یی 200 ربارب

(7)

رد لکش 7 ترت هب )ب( و )فلا(

ی ب واصت ی ر ر ی راتخاسز زوپماکونان ی ت

اپ ی ه مولآ ی ن ی مو ی

، ارب ی لمع نودب و اب تلاح ود ی

تا ترارح ی

، اب

امنگرزب یی 100 نچمه .تسا هدش هدروآ ربارب ی

ن لکش 7 )د( و )ج(

ترت هب ی ب پ ی ش ی

،ن امن ی رگش امنگرزب یی 200 ربارب ی سررب .دنتسه ی

ر ی اهراتخاسز

م ناشن ی دهد تاعلاطم اب هباشم هک

[31,33]

رثا رد ،

لمع ی تا ترارح ی زوت و لکش ی

ع س تابوسر ی

ل ی س ی مو اهزاف و ی ب ی ن

زلف ی غت یی ر ی هتفا کولب تابوسر رادقم و تسا ی

مز رد لکش ی

هن

مولآ ی ن ی مو ی شهاک ی هتفا نچمه .تسا ی

ن م ی ناز اهزاف ی ب ی ن زلف ی

ارجا زا سپ ی

لمع ی تا ترارح ی شهاک ی هتفا تسا

ارب ی سررب ی ای ن ر دروم ی اهراتخاسز ی

ت اه ی اپ ی ه

مولآ ی ن ی مو ی حاون رد ی قافتا لاماک ی

امنگرزب اب یی 200 کمک هب ربارب

مرن رازفا ImageJ هتفرگ رارق هعلاطم دروم اتن و دنا

ی ج لودج رد لصاح

4 .تسا هدش هداد ناشن

لودج رد هک روطنامه 4

لمع ،تسا هدمآ ی

تا ترارح ی ثعاب 57.84

دصرد شهاک م رد ی گنا ی ن هزادنا س زاف ی ل ی س ی مو لاح رد ،تسا هدش ی

س رادقم هک ی

ل ی س ی مو دوجوم 3.062 ازفا دصرد ی ش هب .تسا هتشاد

د ترابع ی

،رگ س ی ل ی س ی مو لمع رثا رد ی تا ترارح ی 12.80 حطس دصرد

ب ی رتش ی لمع هنومن هب تبسن ار ی

تا ترارح ی هداد ششوپ ،هدشن

هعلاطم رد .تسا ن[31]

ی

،ز ازفا ی ش س زاف دصرد و حطس ی

ل ی س ی مو دعب

ارجا زا ی لمع ی تا ترارح ی

، ات دروم یی د .تسا هتفرگ رارق

2-3 - گتسخ رمع ی

ترف ی گن

سررب اب هطبار رد ی

گتسخ رمع ی

ترف ی

،گن لکش رد 8 نحنم ، ی شنت -

راگل رمع ی مت ی راگل لماش(

ی مت گتسخ رمع بسح رب هنماد شنت ی

ترف ی گن ارب ) ی زوپماکونان ی

ت اه ی پ ی

،نوتس ارب ی ارش ی ط نودب و اب

نغور راک ی .تسا هدش هدروآ

لکش 8 ناشن ،)فلا(

اتن هدنهد ی ج مامت ی نومزآ اه ی برجت ی ماجنا

نچمه .تسا هدش ی

ن م ی گنا ی ن اتن ی ج برجت نومزآ زا هدش لصاح ی

لکش رد 8 داقم نآ رب هولاع .تسا هدمآ )ب(

ی ر ا زا لصاح ی

ن

نومزآ لودج رد اه 5

.تسا هدش هدروآ

راگل اب ،داوم صاوخ هبساحم روظنم هب ی

مت نوسنام هطبار زا نتفرگ

م ی ناوت تشون : [34]

( 1 ) 𝜎_𝑎= 𝜎΄_𝑓(2𝑁_𝑓)^𝑏

( 2 ) 𝐿𝑜𝑔(𝜎𝑎) = 𝐿𝑜𝑔(𝜎΄𝑓) + 𝑏𝐿𝑜𝑔(2𝑁𝑓)

ا رد هک ی ن طباور σa

و هنماد شنت لداعم Nf

گتسخ رمع ربارب ی

م ی دشاب نچمه . ی ن 𝜎΄_𝑓 و ترت هبb ی ب رض ربارب ی ب ماکحتسا

لودج 4 ) م و دصرد ،تحاسم رادقم ی

گنا ی ن س زاف هزادنا ی

ل ی س ی مو رد

ر ی راتخاسز زوپماکونان ی ت - لمع نودب ی تا ترارح ی زوپماکونان و ی

ت - لمع اب ی تا

ترارح ی

زاف تیزوپماکونان -

یترارح تایلمع نودب تیزوپماکونان

- یترارح تایلمع اب

س ی ل ی س ی مو

حطس نیگنایم دصرد

هزادنا حطس

نیگنایم دصرد هزادنا

رتمورکیم(

)عبرم رتمورکیم( )%(

)عبرم رتمورکیم(

)عبرم رتمورکیم( )%(

)عبرم

344305.631 19.415

1299.267 394889.914 22.477

547.698 )فلا(

)ب(

لکش 8 ) نحنم ی شنت - راگل رمع ی مت ی زوپماکونان ی ت اپ ی ه مولآ ی ن ی مو ی :

لمع نودب )فلا(

ی تا ترارح ی لمع اب )ب( و ی

تا ترارح ی

لودج 5 ) اتن ی ج گتسخ نومزآ زا لصاح ی

ترف ی گن

هداد عون طیارش اه

نغور یراک طیارش تایلمع

یترارح طخ هلداعم

لدم تقد

هداد مامت نودب اه

نغور یراک نودب تایلمع 𝑦 = −0.2711𝑥 +3.1833 R²=0.7986

هداد مامت نودب اه

نغور یراک تایلمع اب 𝑦 = −0.2619𝑥 +3.4007

R²=0.9383

هداد مامت اه اب نغور یراک نودب تایلمع 𝑦 = −0.2383𝑥 +3.1991 R²=0.8635

هداد مامت اه نغور اب یراک تایلمع اب 𝑦 = −0.4438𝑥 +4.3317 R²=0.9803

نیگنایم هداد اه نودب

نغور یراک نودب تایلمع 𝑦 = −0.3041𝑥 +3.3074 R²=0.9049

نیگنایم هداد اه نودب

نغور یراک تایلمع اب 𝑦 = −0.2666𝑥 +3.4227

R²=0.9547

نیگنایم هداد نغور اب اه یراک نودب تایلمع 𝑦 = −0.2635𝑥 +3.3106 R²=0.9852

نیگنایم هداد نغور اب اه یراک تایلمع اب 𝑦 = −0.4518𝑥 +4.3711

R²=0.9999

گتسخ ی گتسخ ماکحتسا ناوت و ی

( هلداعم هب هجوت اب .دنتسه 2

)

طخ راتفر و ی

نومزآ زا لصاح اه

ی گتسخ ی

، گتسخ صاوخ ی

داوم

م جارختسا ی

دوش ا هک ی ن لودج رد دراوم 6

هدش هداد ناشن

.تسا ارب ی اقم ی هس ثات ی ر لمع ی تا ترارح ی

، اتن هب هجوت اب ی

ج لصاح

گتسخ نومزآ زا ی

ترف ی گن لودج رد 6

هک تسا هدهاشم لباق

رض ی ب گتسخ ماکحتسا ی

ارب ی ارش رد نومزآ ی

ط نودب

(8)

لودج 6 ) گتسخ صاوخ ی

ترف ی گن گتسخ نومزآ زا هدش جارختسا ی

ترف ی گن

هداد عون طیارش اه

نغور یراک تایلمع طیارش

یترارح 𝝈΄𝒇

)لاکساپاگم(

b

هداد مامت اه نغور نودب یراک تایلمع نودب 1525.1058

-0.2711

هداد مامت اه نغور نودب یراک تایلمع اب 2515.9383

-0.2619

هداد مامت اه نغور اب یراک نودب تایلمع 1581.6121

-0.2383

هداد مامت اه نغور اب