Investigation of the Effect of ND:YAG Laser Pulse

(1)

ISSN: 2476-6909; Modares Mechanical Engineering. 2022;22(08):555-565

Investigation of the Effect of ND:YAG Laser Pulse Parameters and Compressive Force Applied to the Seam on Geometry and Strength of the Weld Joint in 316L Stainless Steel Thin-Walled Tube

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

Original Research

Due to the importance of the joints in the pressurized instruments and the abilities of the laser welding in this study, the welding of AISI316L tubes have been studied and analyzed. In this regard a fixture has been drawn in order to positioning of the tubes and fixed on the welding desk. The welding input parameters includes the laser welding adjusting variables, includes (welding current, welding pulse width, and welding frequency). Moreover, the effect of the two other variables (rotating speed and the force applied to the welding seam) has also been studied. The welding output characteristics comprises the welding width, depth of penetration and welding strength. The experimental data has been collected using L27 Taguchi design. The relation between the process input variables and output characteristics has been established using different regression models. The modified second order models have been selected as the authentic representative of the process, due to the highest correlation coefficient value (R2adj>%94). Based on the analysis of variance (ANOVA) results, pulse width and welding current with 70% contribution have an influential effect on all the three response characteristics. Moreover, the seam force has only the influential effect on the depth of penetration and strength. Next, in optimization step based on the importance of the process characteristics (strength, depth of penetration, welding width), the optimized levels have been determined. At the end, the optimized condition has been conducted using laser welding, in comparison of which the samples in the design matrix, the welding depth has a close relation with the thickness of the wall, the welding boundaries smother and the strength has a close value to the base metal.

Authors Nikravan A.R.¹, Kolahan F^1*, shariati M¹.

How to cite this article

Nikravan A R , Kolahan F , shariati M.

Investigation of the Effect of ND:YAG Laser Pulse Parameters and Compressive Force Spplied to the Seam on Geometry and Strength of the Weld Joint in 316L Stainless Steel Thin-Walled Tube. Modares Mechanical Engineering. 2022; 22 (08):555-565.

Keywords Laser Welding, Design of Experiments, Regression Modeling, and Analysis of Variance

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

1 Department of Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.

[1] Low-cycle fatigue behavior of 316L-type stainless steel in chloride solutions. [2] Laser tungsten inert gas, and metal active gas welding... [3] Fatigue in laser welded titanium tubes intended for use in aircraft pneumatic systems. [4] Comparative study of AISI 304L to AISI 316L stainless steels joints by... [5] Optimization of Nd:YAG laser welding parameters for sealing small titanium tube ends. [6] Study on laser welding of fuel clad tubes and end plugs made of modified 9Cr–1Mo steel for... [7] Study on Fiber Laser Welding Conditions for the Fabrication of a Nuclear Fuel Rod. [8] Comparative study of pulsed Nd:YAG laser welding of AISI 304 and AISI 316 stainless steels. [9] Optimization of laser welding process parameters in dissimilar joint of stainless... [10] Optimization of laser butt welding parameters with multiple performance characteristics. [11] Laser welding of CP Ti to stainless steel with different temporal pulseshapes. [12] Mechanical constraint intensity effects on solidification cracking during laser... [13] Optimizing pulsed Nd:YAG laser beam welding process parameters to attain maximum ultimate tensile strength for... [14] Preplaced laser cladding of WC powder on Inconel 718 by Nd:YAG laser. [15] Welding characteristics of the Inconel plate using a pulsed Nd: YAG laser beam. [16] Optimization of laser welding process parameters for super austenitic stainless steel using artificial neural networks and genetic algorithm. [17] Laser pulsed welding in thin sheets of Zircaloy-4. [18] Prediction and optimization of process parameters to enhance the tensile strength of Nd:YAG laser welded super duplex stainless steel. [19] A hybrid Taguchi artificial neural network approach to predict surface roughness during electric discharge machining of titanium alloys. [20]

Statistical analysis and optimization of process parameters for cutting rate and surface roughness in wire cut machining of Ti-6Al-4V alloy.

*Correspondence

Address: Department of Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.

P.O.B. 91775-1111 [email protected]

Article History Received: October, 2021 Accepted: February 05, 2022 ePublished: July 15, 2022

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.

[ DOR: 20.1001.1.10275940.1401.22.8.3.2 ] [ Downloaded from mme.modares.ac.ir on 2023-09-27 ]

(2)

سررب ی اهرتماراپ رثا ی

ل ی رز ND:YAG

سلاپ ی و

ن ی ور ی راشف ی لامعا ی هسدنه رب ،لاصتا زرد هب

گنز دلاوف کزان رادج هلول رد شوج ماکحتسا و نزن L316

ناوركين اضريلع هدکشناد سدنهم ی ناکم ی ،ک سودرف هاگشناد ی

دهشم .دهشم ،

ناهلاک داهرف

*

هدکشناد سدنهم ی ناکم ی ،ک سودرف هاگشناد ی

رش دومحم ی تع ی

هدکشناد سدنهم ی ناکم ی ،ک سودرف هاگشناد ی

هدیکچ لد هب ی ل مها ی ت هجت رد لاصتا ی

تاز لباق و راشف تحت ی

ت اه ی ل شوج ی ،رز ا رد ی ن

قحت ی ق سررب هب ی برجت ی لحت و ی ل اهرتماراپ ی ل ی رز سلاپ ی ارب ی راکشوج ی

هلول اه ی دلاوف ی نزن گنز AISI316L هتخادرپ ای م ا رد . ی ن ف اتسار ی رچسک ی ارب ی

عقوم ی ت هد ی حارط ،هلول ی ور تخاس زا سپ و ی

شام ی ن ل ی رز درگ بصن ی د .

غتم ی اهر ی دورو ی اهرتماراپ لماش ی

ظنت ی م ی وترپ ی ل ی رز رج تدش(

ی ،نا انهپ ی

م )سناکرف ،سلاپ ی

دنشاب نآ اب نامزمه . د رتماراپ ود رثا اه

ی رگ نارود تعرس(

ی

ن و ی ور ی راشف ی راکشوج لاح رد هلول ود سامت زرد هب دراو ی

ن ) ی ز سررب ی هدش

غتم .تسا ی اهر ی جورخ( خساپ ی

اه ش ) لما شوج ماکحتسا و ذوفن قمع ،ضرع

م ی دنشاب هداد . اه ی برجت ی ارجا اب ی امزآ ی ش اه ی حرط 27 L چوگات ی روآ عمج ی

سرگر عباوت شزارب اب سپس .دندش ی

نو ی هداد رب فلتخم ب هطبار ،اه

ی ن غتم ی اهر ی

دورو ی ره اب ی ک هصخشم زا اه ی جورخ ی درگ رارقرب ی د هب مود هبترم عباوت .

لد ی ل

رض بسک ی ب گتسبمه ی دعت ی ل ی هتفا ( لااب R2adj>%94 لدم ناونع هب )

اه ی

جورخ رترب ی اه زگرب ی هد زجت ساسا رب .دندش ی

ه لحت و ی ل راو ی

،سنا رتماراپ ود

انهپ ی رج تدش و سلاپ ی

نا ب عومجم اب ی ش زا 70

% غت رد ،تکراشم یی

ر هس ره

هصخشم جورخ ی ثات ی ر نچمه .دنراد بلاغ ی

ن ن ی ور ی لامعا ی طقف سامت زرد هب

هب رد .تسا رثوم شوج ماکحتسا و ذوفن قمع رب ی

هن زاس ی هجوت اب هفده دنچ

ترت هب ی ب مها ی ت غتم ی اهر ی جورخ ی ( 1 - ،ماکحتسا 2 - ذوفن قمع 3 - ضرع

هب حطس ،)شوج ی

هن اهرتماراپ ی دورو ی عت یی ن درگ ی د اپ رد . ی نا هب هنومن ی هن ا ی

راکشوج اب ی ل ی رز اقم رد هک دش هتخاس ی

هس هنومن اب اه ی آ حرط امز ی ش

، قمع

د تماخض اب نآ ذوفن ی

هراو بسانتم هلول نحنم ،رت

ی اهزرم ی شوج ی تخاونک رت و

اپ زلف هب نآ ماکحتسا ی

ه دزن ی ک رت م ی دشاب .

هژاودیلک اه : راکشوج ی ل ی

،رز حارط ی امزآ ی

،ش زاسلدم ی سرگر ی نو ی ، لانآ ی ز

راو ی ،سنا هب ی هن زاس ی

:تفایرد خیرات 28

/ 07 / 1400

:شریذپ خیرات 25

/ 02 / 1401

:لوئسم هدنسیون*

[email protected]

1 - همدقم دوجو اب هزورما سرتسد

ی دج داوم هب نوزفا زور ی

،د دلاوف تاعطق ی

هدرک ظفح ار دوخ هدرتسگ دربراک اهدلاوف .دنا

ی نتسآ نزن گنز ی

ت ی

هلمج زا AISI316L

لد هب ی ل ناکم صاوخ ی

ک ی ش و ی م ی ا یی لاع ی و

و ی گژ ی اه ی انص رد درفبرصحنم ی

ع لااپ ی هاگش ی

، هتسه ا ی رد و یا یی

م هجوت دروم ی

دنشاب ج .[1]

راکشو ی آرف ی دن ی ار ی ج ارب ی و لاصتا

دنبآ ی هلول - هجت تخاس و اه ی

تاز انص رد راشف تحت ی

ع هراشا دروم

ا رد .تسا ی

ن ب ی ن راکشوج ی ل کمک هب ی رز سب رد ی را ی اهدربراک زا د هب تبسن

ی رگ شور اه ی ار ی ج راکشوج ی لوت هب رداق ی

د لاصتا ی اب

ک ی ف ی ت م رتلااب ی دشاب

[2,3,4]

ا . ی ن زم ی ت صوصخ هب رد

راکشوج ی

هلول رادج عطاقم و اه

مهم .تسا رتدوهشم کزان رت

ی ن لد ی ل ا ی ن

رترب ی

، ژرنا ی زاسراکدوخ و رتلااب حطس دحاو رب ی

تحار دنيآرف رت

د هب تبسن ی

رگ شور م اه ی دشاب .

ارب ی ازفا ی ش د دوبهب و ماکحتسا ی

رگ صوصخ ی تا لاصتا اه ی

شوج ی

، ظنت ی م قد ی ق مها دنيآرف اهرتماراپ ی

ت ز ی دا ی ک .دراد ی ف ی ت

ا لاصتا ی داج راکشوج اب هدش ی

ل ی رز ددعتم لماوع هب ی

عون نوچمه

هصخشم ،ظفاحم زاگ ششوپ هوحن و اه

ی وترپ ی لی

،رز تعرس

راکشوج ی هتسباو شوج زلف ندش درس خرن و تسا

ا زا . ی ن ور

هبنج اه ی ا فلتخم ی ن آرف ی دن ققحم طسوت ی

ن تسد رد نانچمه

ا زا دروم دنچ همادا رد .تسا هعلاطم ی

ن سررب دروم ار تاعلاطم ی

هداد رارق ای م .

لناک ی ناراکمه و [5]

هب رادقم ی هن اهرتماراپ ی لی رز د نا ی ی گ

ND:YAG سلاپ )) ی ارب ار شخرچ تعرس و ی

رد شوج ضرع شهاک

هلول ت کزان رادج ی

نات ی م ی عت یی ن نآ .دندومن رد اه

ی دنتفا عقوم ی ت

نوناک هطقن ی

انهپ و ی ب وترپ سلاپ ی

رتش ی ن ثات ی ر هدرگ ضرع رب ار

ناراکمه و سنره .دنراد شوج [6]

برجت هعلاطم اب ی

انهپ رثا ی

ل وترپ ناوت رثکادح ،سناکرف ،سلاپ ی

رز ژرنا و ی قمع رب ار سلاپ

م و انهپ ،ذوفن ی

ورک تخس ی دلاوف شوپرد شوج لاصتا ی

316LN هب

سررب ار روتکار تخوس هلول ی

اتن .دندومن ی

ج رد هک داد ناشن ی

ک ناوت

ناشوپمه دصرد تباث طسوتم ی

اهوترپ ی ل ی رز ب ی رتش ی ن ثات ی رب ار ر

غت یی ر ژرولاتم راتخاس و هسدنه ی

ک ی حان ی ه ثات تحت و شوج ی

ر

ناراکمه و گناه .دراد ترارح [7]

ز هلول هب شوپرد لاصتا ی

نوکر ی م

ارب ی م تخاس ی هل خوس آرف اب ار روتکآر ت ی

دن راکشوج ی ل ی رز سلاپ ی

ا رد .دنداد ماجنا ی

ن قحت ی ق قوم ،ناوت رثکادح رتماراپ هس رثا ی

تع

و سناکرف وترپ ی لی رز م و هسدنه رب ی

ناز گدروخ ی

هتفرگ رارق هعلاطم دروم ظفاحم زاگ عون ود ششوپ تحت لاصتا نآ .تسا رد اه ی دنتفا ازفا هک ی ش گرزب ثعاب ناوت رثکادح ندش رت

حان ی ه م ترارح زا رثاتم ی

دوش ا رب هولاع . ی

ن م ی ناز گدروخ ی شوج

هنومن رد اه ی له و نوگرآ زاگ اب هدش تظافح ی

نادنچ توافت م ی

هن .درادن ی ل اراکمه و راموک ن

[8]

ارجا اب ی امزآ ی ش اه ی بکرم حرط

زکرم ی ( ( Central Composite Design (CCD زجت ماجنا و )

ی ه و

لحت ی ل راو ی

،سنا اهرتماراپ رثا ی

ل ی رز د نا ی ی گ سلاپ ی ،انهپ رب ار

ششک ماکحتسا ی

، ر ی ز م و راتخاس ی

ورک تخس ی ود رد شوج لاصتا

دلاوف عون گنز زن ن 304SS -316SS

اقم دروم ی هس اتن رد .دنداد رارق ی

ج

ترت هب ی ب انهپ ی ثات اب رتماراپ ود ناوت و سلاپ ی

ر ماکحتسا رب بلاغ

فرعم لاصتا ی

هدش هب حطس سپس .دنا ی

هن اهرتماراپ ی سررب دروم ی

ارب ی ا دوبهب ی ن جورخ ی اه عت یی ن انراکابارپ .تسا هدش [9]

ناراکمه و

ثات ی ر اهرتماراپ ی ل زا هدش باختنا ی

رز زاگ ی CO2 هلصاف ،ناوت(

( هنومن حطس زا focal distance

راکشوج تعرس ،) ی

)

ارجا اب ار ی ی ک ی حرط زا اه ی امزآ ی ش چوگات ی ماکحتسا و هسدنه رب

قرو شوج لاصتا اه

ی غ ی ر نزن گنز دلاوف زا سنجمه AISI316

و

نبرک ی AISI1018

سررب دروم ی پس .دنداد رارق س

لحت اب ی ل س ی لانگ

ون هب ی ز لانآ و ی ز رگ ی grey relational) analysis (GRA) )

حوطس ،(

(3)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

هب ی هن عت ار اهرتماراپ یی

ن ات و یی د ا رب هولاع .دندومن ی

ن ثات ی ر لمع ی تا

ترارح ی راکشوج زا سپ ی

ناکم صاوخ دوبهب رد ی

ک ی گدروخ و ی

تاس .تسا هدش شرازگ تبثم شوج ی

ا ناراکمه و [10]

اوت رثا هرابرد ،ن

قوم ی تع نوناک هطقن ی

ل وترپ ی رز زاگ ی CO2 راکشوج تعرس و ی

، رب

ششک ماکحتسا ی

دلاوف قرو بل هب بل شوج هسدنه داعبا و ی

نتسآ رپوس ی

ت ی AISI904L قحت ی ق نآ .دندومن ماجنا زا سپ اه

امزآ ی ش اه ی برجت ی انبم رب ی چوگات حرط ی

لانآ و ی ز رگ ی

، رادقم

هب ی هن ارب اهرتماراپ ی

تسد ی با ی دح هب رثکا ششک ماکحتسا ی

ب و دوبه

ن ،نوگرآ( ظفاحم زاگ عون هس زا هدافتسا اب ار لاصتا هسدنه ی

نژورت

له و ی م عت هناگادج ) یی

ن زجت ساسا رب .دندومن ی

ه لحت و ی ل راو ی سنا

رترثوم ناونع هب وترپ ناوت ی

ن هصخشم رب رتماراپ اه

ی هعلاطم دروم

اسانش یی ناراکمه و نچ .تسا هدش [11]

ثات توافت ی

ر هس لکش

وترپ سلاپ توافتم ی

ل ی رز د نا ی ی

،گ راکشوج رد ی

هنومن اه یی

غ ی ر قرو زا سنجمه اه

ی ت کزان ی نات ی م نزن گنز دلاوف هب 304

رب ار

ر و ذوفن قمع ،ماکحتسا ی

ز ور لاصتا راتخاس ی

مه برجت روطب ی دروم

سررب ی اتن رد .دنداد رارق ی

ج قحت ی ق سلاپ اه یی نآ ناوت رثکادح هک اه

تروصب هلپ ا ی م رفص هب ی

،دسر سلاپ هب تبسن اه

ی ار ی ج طتسم ی ل ی

ازفا ثعاب ی ش ات شوج ماکحتسا 70

% ت ماکحتسا ی

نات ی م دنهاوخ

لناه .دش ی ناراکمه و [2]

اقم زا سپ ی

هس راکشوج شور هس ی

سوق

رتکلا ی ک ی نتسگنت دورتکلا اب ی

( ( Gas Tungsten Arc Welding

) راکشوج و )GTAW ی

زلف دورتکلا اب سوق ی

( Gas Metal Arc

Welding ) ل و )GMAW ی رز ارب ی دلاوف قرو لاصتا ی

DP780

رد ی دنتفا هنومن رد شوج عطقم حطس هک اه

ی سوق شوج

رتکلا ی ک ی تسگنت درتکلا اب ی

رتگرزب ی ن هنومن و اه ی ل شوج ی رز

رتکچوک ی ن ا رب هولاع .دنراد ار رادقم ی

ن ششک ماکحتسا ی

هنومن اه ی

راکشوج ی ل ی رز هنومن نآ زا دعب و اه

ی راکشوج ی دورتکلا اب سوق

نتسگنت ی هنومن زا رتلااب اه

ی راکشوج ی زلف دورتکلا اب سوق ی

راکشوج شور هس ره رد .تسا هدش شرازگ ی

حان شنرک ی

ه شوج

اپ زلف زا رتمک ی

ه نچمه .تسا هدوب ی

ن تخس هزادنا ی

هنومن رد اه ی

ل شوج ی رز ترت هب نآ زا سپ و رتلااب ی

ب تخس ی هنومن اه ی راکشوج ی

سوق اب نتسگنت دورتکلا ی

زلف دورتکلا اب سوق و ی

.دنراد رارق

وهلاوراک [3]

لوط شوج ناراکمه و ی

ا زرد نودب ی داج شور ود هب هدش

راکشوج ی نتسگنت دورتکلا اب سوق ی

ل و ی رز هلول رد اه ی ت ی نات ی م ی

هجت هب طوبرم ی

تاز اوه لاقتنا ی

پاوه رد مرگ ی

ام داعبا رظن زا ار

سدنه ی

، گتسخ راتفر ی

ر و ی اقم راتخاس ز ی

هس اتن .دندومن ی

ج ناشن

هنومن رد شوج هدرگ ضرع هک داد اه

ی لوت ی د دورتکلا سوق اب هدش

نتسگنت ی ل شوج زا رتگرزب ربارب جنپ ی

رز م ی دشاب ا رب هولاع . ی

ن رمع

گتسخ ی م و ی ورک تخس ی هنومن اه ی ل شوج ی رز هنومن زا رتلااب اه

ی

راکشوج ی نتسگنت دورتکلا سوق اب ی

هدش شرازگ تسا

و گناو .

ناراکمه [12]

برجت هعلاطم هب ی

گ شور هس توافت ی

هر دنب ی

هنومن اه یی مولآ قرو زا ی

ن ی م لآ ی ژا ی 6013 ارب ی راکشوج ی ل ی رز زرد

م رب ار بل هب بل ی

ناز کرت اه ی دامجنا ی سررب دروم ی رد .دنداد رارق

اتن ی ج قحت ی ق تاجرد فذح و قرو ود ره نتسب هک هدش شرازگ

دازآ ی نآ رد اه ح ی ن راکشوج ی ازفا ثعاب ی ش ششک دنامسپ شنت ی

دامجنا کرت شرتسگ و ی

م لاصتا رد ی

دوش طقف نتسب . ی

ک ی ود زا قرو

م کرت دشر شهاک ببس اه ی

دوش نچمه . ی ن قرو نتسب مدع اه

رتمک ی ن م ی ناز ا ی داج م بجوم ار کرت دشر و ی

دوش .

هب لد ی ل نزن گنز دلاوف هدرتسگ دربراک AISI 316L

و نزاخم رد

هلول اه ی ثات توافت نينچمه و راشف تحت ی

ر ل شبات ی رز حطس رب

ا رد تخت حطس هب تبسن رادانحنا ی

ن قحت ی ق راکشوج ی لی رز

هلول اه یی ا سنج زا ی ن هجو .تسا هتفرگ رارق هعلاطم دروم ژايلآ

امت ی ز د ی رگ ا ی ن قحت ی ق سررب ی ثات ی ر اهرتماراپ نامزمه ی

ل ی رز سلاپ ی

ن و ی ور ی راشف ی راکشوج لاح رد زرد هب دراو ی

ماکحتسا و داعبا رب

هلول رد بل هب بل لاصتا اه

ی دلاوف ی م نزن گنز ی

دشاب .

2 - قیقحت درکیور

1-2 - تازیهجت و داوم

هنومن اه ی امزآ ی ش راکشوج اب ی

ل ی رز ( زرد نودب هلول زا )Tube

نزن گنز دلاوف سنج AISI316L

لودج رد .دندش هتخاس 1

کرت ی ب

ش ی م ی ا یی ا ی ن درادناتسا ساسا رب هلول سنج ASTM 269-15a

و

ناکم صاوخ ی

ک ی ف و ی ز ی ک ی .تسا هدش هئارا نآ

لودج 1 ) کرت ی ب ش ی م یا یی

، ف صاوخ ی ز ی ک ی ناکم و ی ک ی نزن گنز دلاوف [13]

AISI316L رصنع ینزو دصرد

رصنع ینزو دصرد

032 C / Si 0

46 / 0

75 Mn / Ni 1

47 / 10

045 P / Cr 0

21 / 17

S 03

/ 0 Mo

14 / 2

صاوخ یکیزیف یکیناکم صاوخ

m3

Kg/ 99 / 7 هتیسناد

590MPa ییاهن ماکحتسا

/Kg 5KJ / 0 هژیو ییامرگ تیفرظ 290MPa

میلست شنت

Ok . /m 2w / 16 یترارح تیاده بیرض 143HV

یتخس

% 56 لوط دایدزا

لوادتم رت ی ن ل عون ی رز ل ،دماج تلاح ی

رز د نا ی ی گ م ی دشاب ا رد . ی ن

ل عون ی رز دوئن ندوزفا اب ی

م هب ی رتو ی

،م مولآ ی ن ی م تنراگ و

( Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet (Nd:YAG) ،)

کرت ی ب ن دروم ی زا ارب ی لوت طساو هدام تخاس ی

د مهارف وترپ هدننک

تسا هدش راکشوج .[14]

ی هلول ارب اه ی هاگتسد طسوت هنومن تخاس

لی رز د نا ی ی گ سلاپ ی لوره تکرش ی

رز لباق اب ی ت لوت ی د وترپ یی هب

جوم لوط 1060

ا رد .تسا هدش ماجنا رتمونان ی

ن ظنت اب هاگتسد ی

م

هزاب رد سناکرف رتماراپ 2000

- 1 انهپ ،زتره ی

سلاپ 20 – 2 / 0 م ی ل ی

ناث ی

،ه وترپ یی ژرنا اب ی سلاپ 40 - 0 سوتم ناوت و لوژ ط

جورخ ی

400-0 م لصاح تاو ی

دوش لباق رب هولاع . ی

ت م تکرح ی ز تهج ود رد

x و اتسار رد هاگتسد زنل ،y ی

م رب دومع ی ز تهج(

رد و دش اجباج )z

نوناک هلصاف ی

( نآ 85 م ی ل ی رتم رطق اب وترپ ) 9

/ 0 م ی ل ی رتم ور ی رطق

جراخ ی درگ زکرمتم هلول ی

د .

هب تيعقوم روظنم هد

ی ظنت ،هلول قيقد ی

م و نآ شخرچ تعرس

ن لرتنک ی ور ی راشف ی ح رد زرد هب دراو ی

ن راکشوج ی

، ناکم ی مز ی

هب زهجم ی ک لکش قباطم روتوم ورس 1

حارط )فلا(

ی زا سپ و

(4)

ور تخاس ی شام ی ن ل ی رز هلول ود ،لکش دننام سپس .ديدرگ بصن

ور هنومن ی قد هدروخ گنس روحم ود ی

ق قابطنا اب بذج

اج ناور

زکرم رد .تسا هدروخ ی

ک ی د روحم زکرم رد و هنابز اهروحم زا ی

رگ

خاروس ی ا ی داج حطس خاروس رد هنابز ندش تفج زا سپ هک هدش

پ سامت بل هب بل تروصب هلول ود عطقم ی

اد روحم مه و هدرک

م ی دنوش روبع اب دعب هلحرم رد . ی

ک زلف لباک ی رطق هب 4 م ی ل ی رتم

زکرم خاروس زا ی

روحم اه نآ دازآ رس نداد رارق و بام اه

ی ن کغرم

طورخم ی ولگ و یی مات روتوم ی ن هنزو ،رود هدننک ا

ی اهتنا هب ی لباک

وآ ی ناز راشف ات هدش ی

سقت لصاح اب ربارب(

ی م ن ی ور ی رب هنزو

راکشوج لاح رد هلول ود سامت زرد هب )هلول عطقم تحاسم ی

لامعا

ب ريز و ور زا نامزمه تروصب ظفاحم زاگ .ددرگ ه

مد شوج طخ ی

هد

رج خرن .تسا هدش ی

نا ارب لزان زا زاگ ی

هد زاگ ی ،ور 18 ل ی رت قد رب ی هق

ا رب هولاع .دش هتفرگ رظن رد ی

ن سم زا ی ر خاروس اه ی بعت زاگ لاقتنا ی

ه

دش هلول رد هدروخاج روحم ود رد ه مامت اه

ی اضف ی لخاد ی لاصتا زرد

ز زا ی ر رج خرن اب ی نا 4 ل ی رت قد رب ی هق .تفرگ رارق نوگرآ ششوپ تحت

)فلا(

)ب(

لکش 1 ) فلا - ناکم ی مز عقوم ی ت هد ی ن لامعا و ی ور ب لاصتا زرد هب -

شام ی ن راکشوج ی ل ی رز ناکم هب زهجم ی

مز هدش هتخاس

2-2 - شیامزآ یحارط اه

راج تاقيقحت ساسارب ی

18]

-

شيامزآ جياتن و[15

اه ی ا رد هيلوا ی ن

قحت ی ق اهرتماراپ ی ميظنت ی ل ی رز رج تدش لماش ی

نا ( انهپ ،)I ی

( سلاپ ( سناکرف و )T غتم ناونع هب )F

ی اهر ی دورو ی هعلاطم دروم

نآ اب نامزمه .دندش باختنا ( هلول شخرچ تعرس اه

ن و )R ی ور ی

راشف ی ( زرد سامت حطس هب هنزو هب )W

راذگرثا لماع ود ناونع

سررب رگيد ی غت حوطس .دندش یی

ر ای ن ارب اهرتماراپ ی

ارجا ی امزآ ی ش

اه ی لصا ی لودج رد 2 .تسا هدش صخشم لودج

2 ) اهرتماراپ ی سررب دروم ی غت حوطس و یی

ر نآ اه

اهرتماراپ ریغتم

هناشن دحاو رتماراپ ریغت حوطس

C3 C2 C1

هقرج نایرج تدش I

120 Amp 110 100

سلاپ ینشور نامز T

5 ms / 7 6 5 / 4

سناکرف F

16 Hz 8 / 13 6 / 11

شخرچ تعرس R

5 RPM 4

3

شوج زرد هب یلامعا یورین W

10 kgF 5 0

اهرتماراپ دادعت هب هجوت اب ی

سررب دروم ی ( 5 غت حوطس و )ددع یی

ر

نآ ( اه 3 شيامزآ لکدادعت ،)ددع اه

ربارب ماجنا لباق 243

= 35

م ی دشاب ارجا . ی کرت همه ی ب اه ی لد هب شيامزآ ی

ل زه فرص ی هن و

ز نامز ی دا قطنم ی مضت و هدوبن ی

ن ی ارب ی اتن ذخا ی ج قد ی ق رت

من ی دشاب .

ور ی درک حارط ی امزآ ی ش اه رازبا ی تس دادعت ماجنا اب نآ ساسا رب هک

دودحم ی امزآ ی ش سررب ی غتم رب اهرتماراپ رثا ی

اهر ی نکمم خساپ

م ی دوش ا زا . ی ن سررب زا سپ ور ی

حرط اه ی امزآ ی ش حرط ،دربراکرپ

چوگات ی لد هب ی ل تسد ی با ی جورخ هب ی قد ی ق ارجا قطنم اب ی

دادعت ی کرت زا ی ب اه ی توافتم رت امزآ ی ش د هب تبسن ی

رگ حرط ،اه

ارب ی راکشوج ی هنومن حرط .دش باختنا اه باختنا

ی ( L27

چوگات ی لماش ) 27 در ی ف امزآ ی ش عم حطس اب ی

ن رد اهرتماراپ

لودج بلاق 3

م هدهاشم ی

دوش ا . ی ن رشت زا سپ لودج ی

ح هوحن

هدامآ زاس ی راکشوج و ی

هنومن هزادنا و اه گ

ی ر ی هصخشم اه ی

جورخ ی اپ رد )شوج ماکحتسا و داعبا(

ی نا شخب 4 مکت ی ل هئارا و

.تسا هدش

3 - زاس هدامآ ی

هنومن شيامزآ ماجنا و اه اه

هنومن تخاس لحارم رد اه

ی راکشوج ی ل ی رز هخاش زا ادتبا 6

رتم ی

هلول ی نزن گنز دلاوف سنج زا زرد نودب AISI316L

جراخ رطق اب(

ی

25 لخاد رطق و ی

5 / 22 د تماخض و ی

هراو 25 / 1 م بسح رب ی

ل ی رتم )

دادعت 54 لوط هب هعطق 140

م ی ل ی رتم آرف کمک هب ی

دن راکشرب ی

س ی م ی لخت اب ی ه رتکلا ی ک ی گ ادج ديدر رثا فذح روظنم هب سپس .

هقرج اه ی راکشرب ی

، ره فرط ود عطقم حطس ی

ک هلول زا اه ی شرب

آرف طسوت هدروخ ی

دن راکشارت ی لخاد روحم رب و تخادرپ ی

دومع

دندش هلول . راکشوج زا لبق اه ی

مت ی ز برچ و ی ادز یی .دندش

راکشوج اب همادا رد ی

ل ی رز ل هلول تفج ره بل هب ب 140

م ی ل ی رتم ی

سا رب سا اهرتماراپ ی ميظنت ی ( حرط لودج چوگاتL27

ی دادعت )

27 لوط هب هنومن 280

اراد رتميليم ی

حم شوج ی

ط ی طسو رد

عت روظنم هب .دش هتخاس یی

ن هنومن شوج عطقم داعبا ره ،اه

ی ک

نآ زا آرف تحت اه ی

دن راکشرب ی س ی م ی ا رب هولاع .دنتفرگ رارق ی

ن

هنومن اه ی راکشرب ی رس( هدش ی ارب ،)لوا ی دنا هزا ريگ ی ماکحتسا

هعومجم کي اددجم ششک نومزآ رد شوج ی

27 ددع ی رگيد

رس(

ی هنومن دننام )مود اه

ی رس ی راکشوج لوا ی

.ديدرگ رزيل

(5)

4 - هزادنا ريگ ی هصخشم اه ی جورخ ی امزآ ی ش اه

1-4 - عت یی ن شوج عطقم داعبا

ارب ی عت یی ن هنومن شوج عطقم ضرع و ذوفن قمع اه

ی رس ی لوا

لکش رد هدش هداد ناشن لحارم 2

ط )فلا(

ی هلصاف اب ادتبا .دش 3

م ی ل ی رتم ی ره شوج طخ نيفرط زا ی

ک هنومن زا شرب اه ی طسوت

آرف ی دن راکشرب ی س ی م ی لخت اب ی ه رتکلا ی ک ی ای داج ا اب .دش ی ن

راکشرب ی حم شوج ی

ط ی هقلح طسو رد ی

ط هب لو 6 م ی ل ی رتم زا

درگ ادج دنلب هنومن ی

د هلحرم رد . 2

رطق شرب ود ماجنا اب ی

رب دومع

مه ی ک م جراخ هقلح مراهچ ی

دوش هلحرم رد . 3

هدش جراخ ءزج ،

کت اب ی ه امنهار رب ی ن ی م اد ی هر ا ی ور ،هلول لخاد اب رطق مه ی

ی ک

هلحرم رد .دش هدنابسچ هحفص 4

بلاق ، هناوتسا ا ی رد هتفرگ رارق

ارطا ف زر زا هنومن عاطق ی

ن لپ ی رم ی هلحرم رد .تسا هدش رپ 5

،

لپ تنام رد دوجوم شوج هنومن شرب حطس ی

رم ی دح ات 5 / 0

م ی ل ی رتم هدابنس نز ی سپس .ددرگ قبطنم هلول رطق هحفص رب ات دش

مخ زا هدافتسا اب ی

ر اس ی هدن هجرد 1 م ی نورک لوپ هنومن حطس ی

ش

شام ی ن ی .دش

)فلا(

)ب(

لکش 2 ) فلا - عت لحارم یی ن شوج عطقم داعبا

، ب - واصت ی ر شوج عطقم

دادعت ی هنومن زا اه ی امزآ حرط ی ش چوگات ی نتشاد باختنا کلام(

ی ک

و ی گژ ی ) ارب

ی رپ حطس ،شوج عطقم ندش رهاظ تخاد

لولحم طسوت هدش

لازگآ ی ک کرت اب ی ب 10

% ( C2H2O4-2H2O تدم هب )

15 ناث ی ه اب

( زرئورتسا هاگتسد Struers Lectropol-5

رد .دش تناچاورتکلا )

هلحرم 6 سو هب شوج عطقم زا ی

هل برود ی ن ور هدش بصن ی

م ی پوکسورک

رون ی لوا ی سوپم امن گرزب اب یی

50 هنومن دننام ربارب

18 N رادرب سکع ی

.دش هزادنا گ ی ر ی شوج قمع و انهپ دعب ود

لانآ رازفا مرن طسوت ی

ز وصت ی ر آ ما ی پ ی ( درگ ماجنا )MIP ی

د ا اب . ی ن

شوج عطقم داعبا شور 27

امزآ هنومن ی

ش عت یی ن نوتس رد و

لودج متشه و متفه 3

.دش تبث

رد کش ل 2 وصت )ب(

ی ر شوج عطقم 6

باختنا هنومن ی

حرط لودج زا

امزآ ی ش اه ارا ی ه هنومن .تسا هدش 1

N اراد ی رتمک ی ن قمع و ضرع

هنومن لباقم رد .تسا شوج 26

N ب اب ی رتش ی ن ،قمع و ضرع

رتگرزب ی ن هنومن .دراد ار شوج عطقم حطس 27

N اقم رد ی هس د اب ی رگ

هنومن اه ی ( لماک ذوفن قمع اب 25

N و 26 رتلااب زا )N ی ن قمع تبسن

ب و ضرع هب ی

رتش ی ن ارگمه یی اپ تمسق رد یی

ن رادروخرب عطقم

اربانب .تسا ی

ن هنومن 27 N لماک رت ی ن فرعم شوج عطقم ی

م ی دوش هنومن . اه ی 17 N و 23 N ترت هب ی ب نراقتم رت ی ن و

نراقتمان رت ی ن م شوج عطقم ی

دنشاب هنومن . 2 N ن گرزب اب ام یی 100

حضاو ربارب رت

ی ن هناد دنب ی امن ار ی ش م ی دهد .

2-4 - شوج ماکحتسا نييعت و ششک نومزآ

هنومن ششک نومزآ اه

ی رس ی درادناتسا قباطم مود ASTM -E8M-

09 ا ساسا رب .تسا هدش ماجنا ی

ن هلول درادناتسا اه

ی رطق ات 25

م ی ل ی رتم پ ندز اج اب ی

ن ی لکش دننام نآ فرط ره رد 3

هب )فلا(

شام ی ن م هتسب ششک ی

دنوش .

)فلا(

)ب(

لکش 3 ) فلا - هلول ششک نومزآ هوحن

، ب - هلول اه ی شوج ی ششک نومزآ

هدش

(6)

ای ن ئوز هاگتسد اب نومزآ ی

ک (ZWICK/250)

تعرس اب ناملآ 3

م ی ل ی رتم رب قد ی هق ارب ی 27 لکش قباطم هنومن 3

و ماجنا )ب(

لودج رخآ نوتس رد نآ رادقم 3

درگ تبث ی د ا رد . ی ن نوتس

هنومن اه ی امزآ ی ش هرامش 1 N و 27 N ترت هب ی ب اب 459 / 151 و

822 / 562 اراد لاکساپ اگم ی

رتمک ی ن ب و ی رتش ی ن ششک ماکحتسا ی

م شوج ی دنشاب .

لودج 3 ) امزآ حرط ی ش 27 چوگاتL ی خساپ و اه ی جورخ ی

قحت همادا رد ی

ق هداد زا اه ی برجت ی لودج رد جردنم 3

ارب ی

لدم زاس ی رامآ ی هب و ی هن زاس ی هصخشم اه ی ل شوج لاصتا ی

رز

هلول اه ی دلاوف ی نزن گنز AISI 316L .تسا هدش هدافتسا

5 - لانآ ی ز راو ی سنا لدم و زاس ی آرف ی دن

لدم اه ی ر ی ضا ی اهرازبا یی سررب تهج دمآراک ی

راتفر ی ک متسيس

لدم نيا .دنتسه فلتخم طيارش رد زگياج اه

ی ن عقاو دنيآرف ی

ارب ی

شيپ نيب ی جورخ ی اه م ی دنوش لدم رد . زاس

ی نويسرگر ی عباوت هداد رب فلتخم

اه ی امزآ ماجنا زا لصاح ی

ش اه ی برجت ی شزارب

م ی دنوش لحت اب سپس . ی

ل راو ی سنا لاع هو ،رترب لدم باختنا رب

غت مهس یی تار اتن رد هدش هدهاشم ی

ج امزآ ی ش اه شان ی لماع هس زا

ثات(

ی ر امزآ ماجنا رد اطخ و اهرتماراپ لباقتم رثا ،اهرتماراپ ی

ش اه )

کفت ی ک م ی ددرگ . [19]

رامآ رظن زا ی

ی ک تروص رد لماع ی

اراد ی لصا رثا ی غت اب هک تسا یی

ر

م نآ ی گنا ی ن غتم ی ر جورخ( خساپ ی

آرف ی دن غت ) یی ر امن ی د ا رب . ی ن

زجت شور رد ساسا ی

ه لحت و ی ل رامآ ی راو ی سنا اسانش روظنم هب یی

اهرتماراپ ی جورخ رب رثوم ی

سررب دروم ی ترت و ی ب ثات ی راذگر ی نآ اه

رامآ صخاش ی

value

F م هبساحم رتماراپ ره ی

دوش رگا .

value

F رتگرزب

رادقم زا ,f2

f,1

Fα

، ) ,f2

f,1

>Fα value

(F ثات دشاب ی راذگر ی رب رتماراپ

جورخ ی آرف ی دن ات یی د م ی دوش رادقم . ,f2

f,1

Fα

زوت لودج زا ی

ع ف ی رش

مطا حطس رد ی

نان 95

% رض(

ی ب ر ی کس 0.05

= دازآ هجرد ،)α ی

( رتماراپ f1

دازآ هجرد و ) ی

( اطخ ا )f2 جارختس م ی دوش .[20]

رد ای ن قحت زا هلحرم ی

ق م رازفا مرن اب ی

ن ی ( بت Minitab

20.version4 سرگر عباوت )

ی نو ی طخ ی

، راگل ی مت ی رب مود هبترم و

هداد اه ی لودج 3 لحت و شزارب ی

ل راو ی سنا زا .تسا هدش ماجنا

ب ی ن نآ لد هب مود هبترم عباوت اه ی

ل رض بسک ی ب گتسبمه ی دعت ی ل

ی هتفا ب و ی ش ب ی ن ی ( رتلااب هدش adj>96%

R2

و pre>94%

R2

و )

زوت ی ع ی تخاونک رت قاب ی اهدنام لدم ناونع هب اه

ی ر ی ضا ی هس

جورخ هصخشم ی

ل شوج لاصتا ی

رز اه هلول ی دلاوف ی نزن گنز

AISI 316L ( طباور رد .دندش باختنا

1 ، 2 و 3 ترت هب ) ی ب لدم اه ی

باختنا ی ششک ماکحتسا و ذوفن قمع ،ضرع هب طوبرم ی

ارا شوج ی ه

هدش .دنا

( 1 ) 𝑊𝑖𝑑𝑡ℎ 𝑂𝑓 𝑊𝑒𝑙𝑑 = −4.278 + 0.03451 𝐼 + 0.2650 𝑇

+ 0.2174 𝐹 + 0.1319 𝑅

− 0.001667 𝐼 ∗ 𝐹 − 0.03911 𝑇 ∗ 𝑅

( 2 ) 𝐷𝑒𝑝𝑡ℎ 𝑂𝑓 𝑊𝑒𝑙𝑑 = −5.322 + 0.01493 𝐼 + 0.14983 𝑇

+ 0.546 𝐹 − 0.0835 𝑅 + 0.00734 𝑊

− 0.01857 𝐹 ∗ 𝐹

( 3 ) 𝑈𝑇𝑆 = 2386 − 31.67 𝐼 − 477.9 𝑇 + 35.50 𝐹 + 16.81 𝑅

+ 4.692 𝑊 − 15.55 𝑇 ∗ 𝑇 + 6.513 𝐼

∗ 𝑇

شوج ضرع هب طوبرم سنایراو زیلانآ هجیتن طقف هنومن ناونع هب ( لودج رد 4

یورین رتماراپ زا ریغ هب لودج نیا رد .تسا هدش هئارا )

،زرد هب دراو یراشف 4

،سلاپ یانهپ ،نایرج تدش( رگید رتماراپ

لیلد هب )هلول ینارود تعرس و سناکرف )

,f2

f,1

>Fα value

F ( ضرع رب

دنرثوم شوج سرگر لدم رد و

ی نو ( ی 1 ) روضح دنراد .

نایرج تدش اب سناکرف ،اهرتماراپ یکت ریثات رب هولاع لدم نیا رد رثا شوج ضرع رییغت یارب هلول شخرچ تعرس اب سلاپ یانهپ و .دنراد لباقتم ( لودج رخآ نوتس رد

4 م ) ی ناز لصا رثا ی ،اهرتماراپ

غ هتخانشان لماوع رثا ی

ر اهرتماراپ لباقتم رثا و )اطخ( لرتنک لباق

( شوج ضرع رب )INT عت

یی ن تکراشم دصرد رادومن بلاق رد و

لکش 4 هدش هداد ناشن )فلا(

.دنا

یدورو یاهر یغتم شوج لاصتا یجورخ یاهر یغتم

امزآ هرامش ی ش

W (kgF)

R (RPM)

F (Hz)

T (ms)

I (Amp)

شوج ضرع(mm)

شوج ذوفن قمع(mm)

یششک ماکحتسا(MPa)

N₁ 1 1 1 1 1 77 / 0 38 / 0 45 / 151

N₂ 1 1 1 1 2 86 / 0 45 / 0 22 / 168

N₃ 1 1 1 1 3 82 / 0 57 / 0 16 / 195

N₄ 1 2 2 2 1 07 / 1 80 / 0 02 / 287

N₅ 1 2 2 2 2 06 / 1 82 / 0 60 / 262

N₆ 1 2 2 2 3 05 / 1 77 / 0 24 / 319

N₇ 1 3 3 3 1 16 / 1 89 / 0 98 / 307

N₈ 1 3 3 3 2 18 / 1 94 / 0 98 / 335

N₉ 1 3 3 3 3 14 / 1 87 / 0 61 / 321

N₁₀ 2 1 2 3 1 99 / 0 58 / 0 46 / 207

N₁₁ 2 1 2 3 2 94 / 0 63 / 0 27 / 270

N₁₂ 2 1 2 3 3 94 / 0 59 / 0 13 / 275

N₁₃ 2 2 3 1 1 35 / 1 99 / 0 47 / 356

N₁₄ 2 2 3 1 2 35 / 1 98 / 0 07 / 420

N₁₅ 2 2 3 1 3 35 / 1 05 / 1 66 / 436

N₁₆ 2 3 1 2 1 28 / 1 90 / 0 49 / 255

N₁₇ 2 3 1 2 2 25 / 1 00 / 1 07 / 323

N₁₈ 2 3 1 2 3 25 / 1 00 / 1 01 / 357

N₁₉ 3 1 3 2 1 15 / 1 78 / 0 16 / 272

N₂₀ 3 1 3 2 2 16 / 1 84 / 0 56 / 312

N₂₁ 3 1 3 2 3 17 / 1 87 / 0 11 / 319

N₂₂ 3 2 1 3 1 10 / 1 75 / 0 67 / 349

N₂₃ 3 2 1 3 2 18 / 1 86 / 0 53 / 373

N₂₄ 3 2 1 3 3 15 / 1 95 / 0 34 / 382

N₂₅ 3 3 2 1 1 61 / 1 35 / 1 92 / 558

N₂₆ 3 3 2 1 2 62 / 1 37 / 1 99 / 550

N₂₇ 3 3 2 1 3 57 / 1 42 / 1 82 /

[ DOR: 20.1001.1.10275940.1401.22.8.3.2 ] [ Downloaded from mme.modares.ac.ir on 2023-09-27 ] 562

(7)

ارب هباشم روط هب ی

جورخ ود ی د ی رگ )شوج ماکحتسا و ذوفن قمع(

لانآ ی ز راو ی سنا لکش رد هطوبرم تکراشم دصرد رادومن و ماجنا 4

.تسا هدش هئارا )ج و ب(

اهرادومن ساسا رب ی

لکش 4 ترت هب ی ب

انهپ ی رج تدش ،سلاپ ی

،نا نارود تعرس ی

غت رد سناکرف و هلول یی

ر

هصخشم هس ره .دنتسه رثوم شوج ماکحتسا و ذوفن قمع ،ضرع

ثات رثکادح ی

ر انهپ ی شوج ذوفن قمع رب سلاپ 55

% ش ، رج تد ی نا

ماکحتسا رب 4

/ 33

%

، انهپ رب هلول شخرچ تعرس ی

شوج 4 / 10

% و

اکرف سن انهپ رب ی شوج 2 / 8

% م ی دشاب ثات عومجم . ی

ر اهرتماراپ ی

راکشوج تعرس ،سناکرف ی

ن و ی ور ی رب زرد هب دراو هنزو

هصخشم اه ی جورخ ی زا رتمک 20

% زا رتمک اهرتماراپ لباقتم رثا ، 3

%

امزآ رد اطخ و ی

ش اه زا رتمک 5 / 2

% م ی دشاب .

)فلا(

)ب(

)ج(

لکش 4 ) فلا - م( تکراشم دصرد ی

ناز ثات ی راذگر ی ضرع )فلا رب اهرتماراپ )

ب شوج - ج ذوفن قمع -

شوج ماکحتسا لودج

4 ) لانآ ی ز راو ی سنا شوج عطقم ضرع

داجیا عبنم رییغت هجرد

یدازآ عومجم

تاعبرم نیگنایم

تاعبرم نومزآ هرامآ دصرد

تکراشم

Source DF

SS Adj MS F_Value

CP (%)

Modal<