مناقشة رسالة دكتوراه في قسم الهندسة الميكانيكية

تمت مناقشة اطروحة الدكتوراه الموسومة ” انتاج سبيكة المنيوم – رصاص- نحاس بطريقة التسبيك الميكانيكي وتحسين خواصها الميكانيكية باستخدام طريقة الكبس الزاوي ذات القناة متساوية الأبعاد” المقدمة من قبل الطالبة “سهير غازي حسين” في قسم الهندسة الميكانيكية /كلية الهندسة /جامعة بغداد في يوم الخميس المصادف 13/9/2018 وقد اشرف على اعداد الاطروحة كل من الاستاذ الدكتور عدنان نعمة عبود (الكلية الهندسية التقنية بغداد/الجامعة التقنية الوسطى) والاستاذ الدكتور نبيل كاظم عبد الصاحب(جامعة النهرين) وتألفت لجنة المناقشة من
الاستاذ الدكتور قاسم محمد دوس رئيسا
والاستاذ الدكتور محمد قاسم عبد الله عضوا
والاستاذ الدكتور احمد عودة جاسم عضوا
والاستاذ الدكتور علي حسين عتيوي عضوا
والاستاذ الدكتور عباس خماس حسين عضوا
وبعد مناقشة اللجنة للطالبة في محتويات الاطروحة , قررت اللجنة منح الطالبة شهادة الدكتوراه .
مستخلص بحث الطالبة كالاتي:
تعتبر سبيكة الالمنيوم-رصاص سبيكة القرن الواحد والعشرين لاستخدامها كمحامل لوجود عنصر الرصاص الذي يتصرف كعامل مزيت . تعددت طرق تحسين الخواص الميكانيكية لهذه السبيكة من قبل عدد من الباحثين. في الدراسة الحالية تم استخدام طريقة الكبس الزاوي لتحسين الخواص الميكانيكية لسبيكة المنيوم- رصاص محضرة بطريقة الخلط الميكانيكي وتضمنت الدراسة قسمين رئيسيين :- القسم الاول تضمن انتاج قضبان صغيرة مربعة المقطع بابعاد (15×15×45 ملم3 )بواسطة خلط مساحيق بنسب وزنية مختلفة لكل من (المنيوم- 10% رصاص – 4.5 % نحاس) بطريقة الخلط الميكانيكي لفترات زمنية مختلفة (ساعتين , 6 ساعات , 10 ساعات ) وتم الحصول على حبيبيات ناعمة وتوزيع متجانس كلما زاد عدد ساعات الخلط. تم اختيار خمس قيم مختلفة لضغوط كبس المساحيق مع ثلاث درجات حرارة التحميص وفترات زمنية مختلفة للحصول على ظروف التصنيع المثلى لانتاج هذه السبيكة . لغرض فحص وتقييم السبيكة المنتجة تم استخدام طرق فحص مختلفة تضمنت الفحوصات الميكانيكية واشتملت فحص مقاومة الانضغاط وفحص الصلادة والفحوصات المجهرية بالمجهر الضوئي والمجهر الالكتروني وفحص تشتت الطاقة والفحص بجهاز الاشعة السينية . اظهرت نتائج الفحوصات ان زمن الخلط لمدة ساعتين اعطى افضل نتائج مقارنة مع الازمان الاخرى , وظروف التصنيع

المثالية لانتاج هذه السبيكة كانت كالتالي : ضغط الكبس , 400 MPa ودرجة حرارة التحميص 450°C بزمن نقع 30minutes . مواصفات السبيكة المنتجة كانت (50HV) للصلادة و(191MPa) لمقاومة الانضغاط ذات بنية مجهرية متجانسة . تضمن القسم الثاني من البحث تحسين الخواص الميكانيكية للسبيكة التي تم انتاجها في الجزء الاول, تم التعتيق الاصطناعي للسبيكة وبلغت نسبة التحسن في الخواص الميكانيكية 24% و22% بالنسبة لمقاومة الانضغاط والصلادة على التوالي.اما الطريقة الثانية فتضمنت تقوية السبيكة باضافة دقائق من كاربيد السيلكون بنسب وزنية مختلفة (5,10,152.5,)% وادت هذه الاضافة الى زيادة نسبة تحسن صلادة السبيكة حتى وصلت الى 44% عند اعلى نسبة اضافة من كاربيد السيلكون مقارنة مع السبيكة الاصلية, لكن من ناحية اخرى فأن اضافة كاربيد السليكون ادى الى نقصان في مقاومة الانضغاط للسبيكة ماعدا النسبة 2.5% كانت هناك نسبة تحسن في مقاومة الانضغاط بحوالي 20% . تم استخدام طريقة الكبس الزاوي ECAP لغرض تحسين الخواص الميكانيكية للسبيكة المنتجة باستخدام قالب ذو قناة مربعة المقطع (15×15 ملم2 ) وبزوايا مختلفة (135,120,105,90) ° . تمت النمذجة باستخدام برنامج حاسوبي لاختيار الزوايا وانصاف اقطار المنحنيات الملائمة لصفات السبيكة التي يراد تشكيلها وبعد حل النموذج عدديا كانت افضل انصاف اقطار للمنحنيات : القطر الداخلي R=15mm اما القطر الخارجي r=5mm للزوايا 135° و120° تم تشكيل السبيكة بعد اجراء تسخين بدرجة حرارة °C) 250 ( . بالاعتماد على نتائج البرنامج الحاسوبي تم تصميم وتصنيع القوالب المطلوبة لاجراء عملية التشكيل ومن النتائج التي تم الحصول عليها من القسم العملي وجد ان هناك توافق بين النتائج من ناحية اختيار الزوايا وانصاف اقطار المنحنيات .
حيث كانت نتائج القسم العملي للكبس الزاوي كالتالي : القالب ذو زاوية 135° , اظهرت النتائج العملية زيادة بالخواص الميكانيكية عند مقارنتها بخواص السبيكة قبل التشكيل وكانت نسبة التحسن في الخواص الميكانيكية 38% و 28% بالنسبة لمقاومة الانضغاط والصلادة على التوالي بعد الشوط الاول , و 44% و36% لنفس الخواص على التوالي بعد الشوط الثاني , اما من ناحية البنية المجهرية فكان هناك زيادة في نعومة الحبيبات بعد كل شوط تشكيل . اما القالب ذو زاوية 120° اظهرت النتائج العملية تحسن في الخواص الميكانيكية عن السبيكة ماقبل التشكيل نسب تحسين وصلت الى 26% لمقاومة الانضغاط و 34% للصلادة في الشوط الاول مع ملاحظة ظهور بعض التشققات الصغيرة على سطح العينة بعد التشكيل مما اثر سلبا على نتائج الشوط الثاني للتشكيل حيث ادت عملية التشكيل داخل القالب على توالد التشققات الصغيرة وزيادتها بعد خروجها من القالب حيث لم يتم فحص العينة لوجود هذه العيوب فيها . اما في حالة القوالب 105° و90° فالعينة كانت تتكسر داخل القالب اثناء عملية التشكيل وهذا كان متطابقا تماما مع الجزء النظري .

بشكل عام فأن عملية الكبس الزاوي كانت مؤثرة وفعالة في تحسين خواص السبيكة المراد تحسين خواصها باستخدام القالب الزاوي ذو 135° وقد لوحظ من خلال النتائج التي الحصول عليها ان خاصية المطيلية للسبيكة حصل فيها تحسن مع تحسن الخواص الاخرى لذا تعتبر طريقة الكبس الزاوي من التقنيات الفريدة للحصول على خواص ميكانيكية جيدة وكانت النتائج يعول عليها وافضل من طرق التحسين الاخرى التي استخدمت بهذه الدراسة لسبيكة المنيوم – رصاص .