اعلام جامعة بابل | مناقشة اطروحة دكتوراه في هندسة مواد بابل

مناقشة اطروحة دكتوراه في هندسة مواد بابل

نشر بواسطة : نورا كاظم بيرماني

تاريخ الخبر : 05/5/2024

عدد المشاهدات : 647

مناقشة اطروحة دكتوراه في هندسة مواد بابل
ناقش قسم هندسة المعادن في كلية هندسة المواد\ جامعة بابل اطروحة الدكتوراه للباحث حيدر جليل كريم الخفاجي الموسومة:
(( ربط الكربيد الاسمنتي )WC+8%Co( بالفولاذ AISI 4041 في تطبيقات عُدد القطع ))
Brazing of (WC-8%Co) Cemented Carbide with AISI 4041 Steel for Cutting Tools )) ))
بإشراف:
الاستاذ الدكتور احمد عودة جاسم الربيعي
الاستاذ الدكتور حامد اوميدفار
ترأس لجنة المناقشة:
الاستاذ الدكتور عبد الرحيم كاظم الفتلاوي
خلاصة الاطروحة:
مجا حيوياا للبحث اًل يُعد الربط بين المواد المختلفة في تطبيقات أدوات القطع )Cutting Tools Applications(
والتطوير في مجال أدوات القطع. غالابا ما تتطلب أدوات القطع دمج مواد مختلفة لالستفادة من قوتها الفردية وتحسين
أداء األداة. يمكن أن يؤدي الربط الناجح للمواد المختلفة في أدوات القطع إلى تحسين عمر األداة وزيادة دقة التشغيل
اآللي وزيادة اإلنتاجية في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية.
ربط الكربيدات األسمنتية مثل)WC-8%Co( مع الفوًلذ )Low Alloy Steel AISI 4041( يمثل تحديا كبيرا ا
خاصا وذلك بسبب اًلختالفات الكبيرة في الكثير من الخصائص مثل التركيب الكيميائي الذي يؤدي الى اًلنتشار ا
ٍو، حيث تتمتع ذرات أحد المادتين بحركة أعلى وتنتشر عبر
)Diffusion( البيني بين هذه المواد بشكل غير متسا
الوصلة )Brazed Joint( بسرعة أكبر من ذرات المادة األخرى؛ حيث يؤدي هذا الخلل إلى انشاء فراغات أو
مسامات )Vacancies or Voids( عند السطح البيني )Interface( بين المادتين حيث تعتبر هذه الفراغات
والمسامات البيئة المفضلة لنشوء الشقوق )Crack Initiation(, ايضا اًلختالف الكبير في الموصلية الحرارية
)Thermal Conductivity( لها تأثير كبير على عملية الربط حيث تحدد الموصلية الحرارية كيفية انتشار
الحرارة عبر المواد التي يراد ربطها. تتمتع الكربيدات األسمنتية عادةا بموصلية حرارية أعلى بكثير من الفوًلذ، مما
وهذا حتما يؤدي إلى توزيع ا يعني أنها تستطيع تشتيت الحرارة بعيداا عن المفصل )Joint( بسرعة أكبر من الفوًلذ.
ٍو للحرارة، مما سوف يبرد الكربيد بشكل أسرع من الفوًلذ، مسبباا ضغو اطا )Thermal Stresses( في
غير متسا
مستقر كيميائيا Stable Chemically( اي ان قابلية التبلل ا المفصل, باإلضافة الى ذلك ان سطح الكاربيد )
بسبب ان الطاقة السطحية بين سطح الكاربيد
)Wettability( بين الكاربيد والمنصهر ضعيفة جداا
والمنصهرSurface Energy(?SL( اعلى بكثير من الطاقة السطحية لسطح الكاربيد نفسه?SV, والشيء المهم اًلخر
هو عدم تطابق التمدد الحراري (Coefficient of Thermal Expansion) للكربيدات األسمنتية والفوًلذ حيث
لها معامالت مختلفة للتمدد الحراري وبالتالي سوف يؤدي ذلك إلى حدوث تشوهات )Distortion( و إجهادات
داخلية )Residual stresses( تنتج عنها شقوق أثناء مرحلة التبريد )Cooling( بعد عملية الربط )Brazing( .
فشل المفصل )
ا من هذه اًلختالفات جميعاا
.)Joints Failure ومحصلة
,ولكن باستخدام مواد حشو رابطة مالئمة )Brazing Fillers Alloys( ذات اساس فضة )Silver-Based( مرة
ونحاس )Copper-Based( مرة اخرى واختيار والسيطرة على درجات حرارة )Temperatures( وازمان
)Times( المختلفة تحت جو محمي )Under Protection Atmosphere( نجحنا في ربط ) Cemented
وصالت على والحصول )Brazing Process( بــــــــ )AISI 4041 Steel( مع )Carbide WC+8%Co
ربط عالية الجودة )High-Quality Joints(.
من ناحية أخرى، يُعتبر استخدام سبائك مواد الحشو )Brazing Fillers Alloys( ذات التكلفة الفعالة لتحقيق
وصالت عالية الجودة جز اءا مهاما من عملية الربط. من بين المواد المختلفة، يتم استخدام سبائك النحاس والزنك ) ,?
?( البراص بشكل متكرر كبديل أقل تكلفة للطبقات الوسيطة )Fillers( ذات اساس الفضة )Silver-Based(،
ا
خاصة عندما تكون درجات حرارة الربط العالية مطلوبة. لذلك، يُقترح اختيار معايير الربط المناسبة لربط
Cemented Carbide مع )Low Alloy Steel AISI 4041( من خالل طبقة وسيطة ذات اساس النحاس
والزنك، مما يؤدي إلى إنشاء وصالت ذات جودة عالية مقارنة بتلك التي تُنشأ باستخدام سبائك ذات اساس الفضة.
في هذه الدراسة الحالية، قمنا بتطوير واستخدام سبيكة جديدة ذات اساس نحاس و زنك كمادة حشو رابطة مع اضافة
بعض العناصر (Cu-Zn-Mn-Sn-Si) لتحسين توصيف التدفق )Flow Characterization(، وتقليل تطاير
الزنك )Decrease Volatilization of Zinc(، و قنص األوكسجين )Scavenger Oxygen(، وزيادة القوة
والصالدة )Increase Strength and Hardness(. من ناحية أخرى، الحصول على قابلية ترطيب عالية
)Wettability( من خالل تقليل زاوية التالمس )Contact Angle( إلى الحد اأ
من خالل الفحوصات المختبرية والعملية التي اجريت على وصلة الربط بين )WC+8%Co/4041 Steel(
وتحديدا )12.5 ،10 ،7.5 ،5 ،2.5، و 15 ( دقيقة في درجة ا باستخدام هذه السبيكة المبتكرة في أوقات ربط مختلفة،
حرارة ثابتة )Brazing Temperature( بلغت ?940C. أظهرت النتائج وجود أطوار المحلول الجامد ) Solid
? ، ? )Solution، و ? ومركب Co3W3C المعدني البيني في منطقة الوصلة )Brazed Joints( . تم الحصول
على أعلى قوة قص )Shear Strength(، والتي بلغت 300 ميجا باسكال، مع فترة ترابط مدتها 7.5 دقيقة. ومع
ذلك، أدى تمديد وقت الترابط إلى أكثر من 7.5 دقيقة إلى انخفاض في قوة القص، وربما يعود ذلك إلى زيادة تكوين
مركب)Co3W3C )Intermetallic Compounds الهش الضار

جنان العبليدي
تصوير احمد حسين