بهينه‌سازي خواص مكانيكي قطعات متالورژي پودر بازيابي شده پايه آهني و بررسي اين خواص با آزمون شكست عرضي

Optimization of mechanical properties of iron-based recycled powder metallurgy parts and investigation of these properties by transverse rupture test

در اين تحقيق براده هاي تراشكاري چدن خاكستري به روش آسياي پاششي به صورت پودر بازيابي شده و در تركيب با پودر آهن براي توليد قطعات متالورژي پودر پايه آهني به كار رفت. طراحي آزمايش ها با استفاده از روش رويه پاسخ در دو بخش خشته هاي خام و قطعات تف‌جوشي شده انجام گرفت. در بخش اول پارامترهاي درصد پودر چدن و فشار تراكم، و در بخش دوم دو پارامتر قبلي همراه با پارامترهاي دما و زمان تف‌جوشي به عنوان متغيرهاي ورودي هر كدام در پنج سطح انتخاب شدند. استحكام شكست عرضي و مدول الاستيك به عنوان پاسخ هاي مورد نظر اندازه گيري شدند. تحليل رگرسيون و واريانس براي بررسي تاثير پارامترهاي ورودي، ارايه مدل هاي رياضي و ارزيابي صحت مدل ها به كار رفتند. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني و نوري براي درك بهتر مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج به دست آمده علاوه بر تعيين تاثير پارامترهاي مختلف، خواص مكانيكي مناسب قطعات توليدي در مقياس صنعتي و دقت مدل هاي ارايه شده را نيز نشان مي دهد. همچنين، روش ارايه شده براي تخمين مدول الاستيك قطعات متالورژي پودر از روي منحني نيرو-جابه جايي كارايي خوبي را از خود نشان داد.

In this research, grey cast iron scraps were recycled into powders and were then used in combination with iron powder for producing iron based powder metallurgy parts. Design of experiments was conducted by response surface method for both the green and sintered parts. For the green properties, the parameters cast iron powder percentage and compaction pressure, and for the sintered parts, the mentioned parameters in addition to sintering temperature and sintering time were selected in five levels as the input process parameters. Transverse rupture strength and elastic modulus were measured as the responses. Regression analysis and analysis of variance were used to investigate the effect of input parameters, develop the mathematical models and evaluate the validity of the models. Scanning electron microscopy and optical microscopy micrographs were provided to better understand. The obtained results, in addition to determine the effects of the input parameters, demonstrated the adequate mechanical properties of the produced parts in industrial scales and the validity of the proposed models. Also, the proposed method demonstrated its good capability for estimation of elastic modulus of powder metallurgy parts.