توليد لوله هاي دولايه فولاد/آلومينيوم با استفاده از اتصال چرخشي سرد و بررسي اثر پارامترهاي مختلف بر استحكام اتصال لايه ها

Production of Bilayer Al/St Tubes by Cold Spin Bonding and Investigation of Different Parameters on Bonding Strength of Layers

اتصال چرخشي يكي از روش هاي توليد لوله هاي دولايه، بر مبناي فرآيند فلوفرمينگ، است. اين روش جديد داراي پتانسيل بالايي در توليد لوله هاي دو فلزي جدار نازك و بدون درز است. با استفاده از اين روش، آلومينيوم (به عنوان لايه ي داخلي يا لايه ي روكش)، و فولاد (به عنوان لايه ي خارجي)، با موفقيت اتصال داده شد و لوله هاي كامپوزيتي لايه اي توليد شدند. به عنوان پارامترهاي مهم براي ايجاد يك اتصال مناسب، اثر پارامترهاي درصد كاهش ضخامت كل، ضخامت و استحكام آلومينيوم اوليه، بر استحكام اتصال بررسي شد. استحكام اتصال با استفاده از آزمون پوست كني اندازه گيري و سطوح پوست كني شده با ميكروسكوپ الكتروني روبشي ارزيابي و بررسي شد. نتايج نشان مي دهند كه درصد كاهش ضخامت تاثير زيادي بر استحكام و كيفيت اتصال ايجاد شده دارد. با افزايش درصد كاهش ضخامت پس از آستانه ي تغيير شكل (حدود 35%)، استحكام اتصال به سرعت افزايش مي يابد تا به استحكام فلز ضعيف تر مي رسد و نمونه ها در آزمون پوست كني از فلز زمينه مي شكنند. با نزديك شدن استحكام دو فلز و كاهش ضخامت اوليه ي لايه ي روكش، به همراه تغيير شكل بيشتر، استحكام اتصال را افزايش مي دهند. تصاوير سطح شكست، نشان از افزايش كسر سطحي نواحي اتصال، با بيشتر شدن تغيير شكل، نزديك شدن استحكام دو فلز و كاهش ضخامت اوليه ي لايه ي روكش دارند. به علاوه، الگوي پراكندگي و شكل نواحي شكست، با افزايش تغيير شكل، از رگه هاي نامنظم به نواحي تقريباً مستقيم در امتداد طولي تغيير مي يابد.

Spin-bonding is a method for fabrication of bilayer tubes based on flow-forming process. This new method is a process with high potential in production of seamless thin-walled tubes. Utilizing this process, aluminum tube (as the inner layer or clad layer) has been bonded into steel tube (as the outer layer) to fabricate tubular laminate composites. As important parameters for creating a suitable bond, effects of thickness reduction, initial aluminum thickness and strength on bonding strength were investigated. The bond strength was evaluated by peel test and the peeled surfaces were examined using scanning electron microscopy (SEM). Results indicated that thickness reduction has great influence on strength and quality of the bond. After a threshold reduction (about 35%) the bond strength increases rapidly with the amount of deformation until it approaches the weaker metal strength, and samples fracture from the base metal in the peel test. Approaching the strength of the two metals and decreasing the initial thickness of the clad layer, with a high amount of deformation increased the bonding strength. Fracture surface images showed that the surface fraction of bonding area was increased when deformation increased. It was also increased with the reduction of the initial thickness of the clad layer and when the strength of the two layers approached each other. Additionally, distribution and shape of the fracture area changed from a disordered fibril structure to an approximately straight area, with an increase in the deformation.