علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

تأثیر نرخ سرمایش بر سختی و ماشین‌کاری در فرآیند ساخت افزایشی قوسی با تغذیه سیم فولاد کم‌کربن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، خراسان رضوی، ایران
چکیده
فرآیند ساخت افزایشی قوسی با سیم (WAAM) در حالت گاز فعال فلزی (MAG)، به‌عنوان روشی مؤثر برای تولید قطعات فلزی بزرگ‌مقیاس، مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، دیواره‌هایی از جنس فولاد ST37 با استفاده از سیم ER70S-6 و در بازه ولتاژV 20 –22 و سرعت حرکتmm/min 100–200 تولید شدند. بررسی‌ها نشان داد که سختی از لبه‌ها ( HV 213.5) به سمت مرکز ( HV 137.4) کاهش می‌یابد. این گرادیان ناشی از تفاوت نرخ سرمایش در نواحی مختلف است؛ سرمایش سریع در لبه‌ها منجر به ساختار ریزدانه و سرمایش کند در مرکز موجب دانه‌های درشت‌تر شد. ریزساختار نهایی شامل فریت و پرلیت در محدوده هایپویوتکتوئیدی بود. با وجود تخلخل اندک، استحکام تسلیم دیواره‌ها به 490 مگاپاسکال رسید که از فلز پایه (400 MPa) بیشتر بود. نتایج نشان می‌دهد که ناهمگنی سختی می‌تواند بر رفتار ماشین‌کاری تأثیرگذار باشد، به‌ویژه در انتخاب ابزار و تنظیم پارامترهای برش برای دستیابی به کیفیت سطح مطلوب و عمر ابزار بیشتر. تحلیل دقیق‌تر این توزیع برای بهبود فرآیندهای پس‌پردازش ضروری است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Influence of Cooling Rate on Hardness and Machinability in Low-Carbon Steel WAAM

نویسندگان English

Mohammad Ebadi Tavallaei
Kiana Arteshyar
Mahdi Mazloom Farsibaf
Farhad kolahan
Sadegh Elhami
Mechanical Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Razavi Khorasan, Iran.
چکیده English

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), especially in its Metal Active Gas (MAG) form, has emerged as a promising technique for fabricating large and complex metal components. In this study, walls were built on ST37 steel substrates using ER70S-6 filler wire, with voltage and travel speed varied between 20–22 V and 100–200 mm/min, respectively. Hardness measurements revealed a gradient from 213.5 HV at the edges to 137.4 HV at the center, attributed to differing cooling rates. Rapid edge cooling led to fine-grained microstructures, while slower cooling in the center resulted in coarser grains. Optical microscopy confirmed a hypoeutectoid microstructure of ferrite and pearlite. Despite minor porosity, the produced walls showed a yield strength of 490 MPa—significantly higher than the 400 MPa of the base metal. These findings demonstrate the mechanical effectiveness of the WAAM-MAG process. However, the non-uniform hardness can impact machining performance, making tool selection and parameter optimization essential. Accurate assessment of hardness gradients is crucial for improving post-processing and achieving consistent component quality.

کلیدواژه‌ها English

Wire Arc Additive Manufacturing
Hardness Distribution
Microstructural and Mechanical Analysis
Low-carbon steel alloy
ER70S-6 wire filler
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.