Theoretical study of a laser beam welded Al-Li AA2198 alloy under different artificial ageing conditions
Τα κράματα τρίτης γενιάς αλουμινίου-λιθίου αποτελούν καινοτόμα υλικά με βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες και υψηλή αντοχή σε σύγκριση με τα υπόλοιπα κράματα αλουμινίου της σειράς 2xxx, όπως για παράδειγμα το κράμα αλουμινίου 2024. Το κράμα αλουμινίου 2198 είναι ένα σχετικά νέο κράμα και εφαρμόζεται ή...
Αποθηκεύτηκε σε:
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | English |
| Δημοσίευση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/11610/23816 |
| Ετικέτες: |
Προσθήκη ετικέτας
Δεν υπάρχουν, Καταχωρήστε ετικέτα πρώτοι!
|
| Περίληψη: | Τα κράματα τρίτης γενιάς αλουμινίου-λιθίου αποτελούν καινοτόμα υλικά με βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες και υψηλή αντοχή σε σύγκριση με τα υπόλοιπα κράματα αλουμινίου της σειράς 2xxx, όπως για παράδειγμα το κράμα αλουμινίου 2024. Το κράμα αλουμινίου 2198 είναι ένα σχετικά νέο κράμα και εφαρμόζεται ήδη στην άτρακτο των αεροσκαφών. Με τη χρήση κραμάτων αλουμινίου-χαλκού-λιθίου μπορεί να επιτευχθεί μείωση του βάρους των αεροσκαφών κατά 20% σε σχέση με τη χρήση κραμάτων αλουμινίου-χαλκού-μαγνησίου. Οι βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες οφείλονται συχνά στην περιεκτικότητα σε λίθιο, που επιτρέπει τον σχηματισμό επιπλέον φάσεων ισχυροποίησης από κατακρημνίσεις.
Στην παρούσα Διπλωματική εργασία μελετάται η εκτίμηση των μακροσκοπικών εφελκυστικών μηχανικών ιδιοτήτων του συγκολλημένου με δέσμη λέιζερ (laser beam) αεροναυπηγικού κράματος αλουμινίου-λιθίου ΑΑ2198 με τη εφαρμογή της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων. Σε προηγούμενη πειραματική μελέτη, πραγματοποιήθηκε συγκόλληση με δέσμη λέιζερ του κράματος ΑΑ2198-Τ3 κατά την οποία χρησιμοποιήθηκε υλικό πλήρωσης αλουμινίου-πυριτίου. Τα ελάσματα υπεβλήθησαν σε θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση στους 170οC και για διαφορετικούς χρόνους που περιλαμβάνουν τις καταστάσεις υπο-γήρανσης, μέγιστη-γήρανσης και υπερ-γήρανσης. Στη συνέχεια, κατασκευάστηκαν τα απαραίτητα δοκίμια μηχανικών δοκιμών με την διεργασία κοπής με νερό (waterjet cutting). Τα δοκίμια μικρο-εφελκυσμού εξήχθησαν από το βασικό υλικό και από τις συγκολλημένες περιοχές (ζώνη τήξης και θερμικά επηρεαζόμενη ζώνη), ώστε να διερευνηθούν οι αλλαγές στις μηχανικές ιδιότητες. Τα αποτελέσματα των τοπικών μηχανικών ιδιοτήτων του συγκολλημένου με δέσμη λέιζερ κράματος ΑΑ2198, εισήχθησαν στο μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων που αναπτύχθηκε. Το μοντέλο δέχεται ως εισροές τις διαφορετικές παραμέτρους συγκόλλησης, όπως το πλάτος και τη γωνία, και τις γεωμετρικές ατέλειες, με σκοπό να προβλέψει τις μακροσκοπικές εφελκυστικές μηχανικές ιδιότητες σε διαφορετικές περιπτώσεις.
Για την κατάσταση Τ3 παρατηρήθηκε ότι για χαμηλότερες τιμές πλάτους και γωνίας συγκόλλησης, οι τάσεις συγκεντρώνονται στην επάνω της περιοχής συγκόλλησης, ενώ για υψηλότερες τιμές παρατηρείται ανακατανομή των τάσεων στην κάτω ζώνη. Αλλαγές στην γωνία συγκόλλησης δεν επιδρούν ιδιαίτερα στις καταστάσεις υπο-γήρανσης και μέγιστης γήρανσης, αλλά επηρεάζουν στην περίπτωση υπερ-γήρανσης όπου η κατανομή των τάσεων γίνεται σε περισσότερες από μία ζώνες. Επιπλέον, η αύξηση του πλάτους οδηγεί σε αυξημένη διάδοση των τάσεων στην περιοχή τήξης και στην περιοχή της θερμικά επηρεαζόμενης ζώνης για την κατάσταση Τ3 και την υπερ-γήρανση. Για αυξημένη υπερπλήρωση η μέγιστη τάση για τις 3, 48 και 98 ώρες τεχνητής γήρανσης υπολογίζεται περίπου στο 2.5%, 2.0% και 1.0%, αντίστοιχα, ενώ προκαλείται και ανακατανομή των τάσεων στην πάνω ζώνη της περιοχής συγκόλλησης. Επιπρόσθετα, η υποπλήρωση οδηγεί σε ανακατανομή των τάσεων στην πάνω ζώνη της περιοχής συγκόλλησης για 48 και 98 ώρες τεχνητής γήρανσης και αυτό οφείλεται στην εγκοπή της επάνω επιφάνειας. Τέλος, για την κατάσταση Τ3 παρατηρήθηκε ότι με το τρέξιμο του μετάλλου προκύπτει έντονη διάδοση των τάσεων από την κάτω προς την επάνω ζώνη της ζώνης τήξης. |
|---|