تمت مناقشة رسالة الماجستير الموسومة: “تأثير السفع بالموجات فوق الصوتية على الخواص الميكانيكية وسلوك الاهتزاز للفولاذ السبائكي 41Cr4“ المقدمة من قبل الطالبة “زينة شاكر محمود” في قسم الهندسة الميكانيكية / كلية الهندسة / جامعة بغداد في يوم الاربعاء المصادف 30/10/2019 وقد أشرف على اعداد الرسالة ” أ.د. جمعة سلمان جياد” وتألفت لجنة المناقشة من: ” أ.د. احمد عبد الحسين علي (رئيساً), أ.م.د. اياد مراد طخاخ (عضواً), م.د. باسم شاهين بجاي (عضواً)” بعد مناقشة اللجنة الطالبة في محتويات الرسالة, قررت اللجنة منح الطالبة شهادة الماجستير.
مستخلص بحث الطالبة كالآتي:
يهتم هذا البحث بدراسة تأثير معالجة السطح بتقنية السفع بالكريات ومعالجة السطح بتقنية السفع بالموجات فوق الصوتية على الخواص الميكانيكية وسلوك الإجهاد وسلوك الاهتزازات لسبيكة الفولاذ DIN 41Cr4 والتي تستخدم عادة في تصنيع عمود التوربين البخاري. تم تصميم واختبار نظام كهربائي للتحكم في درجة الحرارة داخل الفرن من أجل دراسة كلال المعدن عند درجة حرارة مرتفعة (250 درجة مئوية) عند مستويات إجهاد مختلفة. تم إجراء اختبارات فحص الكلال ثابت السعة تحت الاجهاد والانحناء الدوار والتحكم في الإجهاد عند نسبة اجهاد R = -1)) ، باستخدام عينة بشكل الساعة الرملية من سبائك الفولاذ DIN 41Cr4.
حيث تم إجراء اختبارات للعينات قبل وبعد معالجة السطح بتقنية السفع بالكريات المعدنية بازمان مختلفة (20,10و30) دقيقة ومعالجة السطح بتقنية السفع بالموجات فوق الصوتية ولاربع مجاميع , الاولى بدرجة حرارة الغرفة والثانية لعينات متشققة والثالثة بدرجة حرارة (250 درجة مئوية) والرابعة لنفس الدرجة ولعينات متشققة.
أظهرت النتائج التجريبية لمتوسط النسبة المئوية للتحسن في مقاومة الخضوع واعلى قيمة لاجهاد الشد والذي يساوي (10-3) ٪ و (3-2) ٪ للمجموعة الأولى ، (21-8) ٪ و (5- 12)٪ للمجموعة الثانية ، (3-2)٪ و (3-2)٪ للمجموعة الثالثة ، والمجموعة الرابعة كانت (10-4)٪ و (9-2)٪ لمقاومة الخضوع واعلى قيمة لاجهاد الشد على التوالي.
بينت النتائج التجريبية أنه تم الحصول على أعلى حدود للإجهاد من معالجة السطح بتقنية السفع بالكريات المعدنية لمدة 20 دقيقة، وقدرت معالجة السطح بتقنية السفع بالموجات فوق الصوتية بـ (370) ميغاباسكال و (380) ميغاباسكال للمجموعة الأولى ، (296) ميغاباسكال و (304) ميغاباسكال بالنسبة للمجموعة الثانية ، (336) ميغاباسكال و (338) ميغاباسكال للمجموعة الثالثة ، و (272) ميغاباسكال و (280) ميغاباسكال للمجموعة الرابعة على التوالي ، والذي يرجع إلى الضغوطات الضاغطة المتبقية والتي تعمل على إيقاف أو تأخير انتشار الشقوق.
بالإضافة الى ذلك، تم قياس الانخفاض في الحد الأقصى لـ Fast Fourier Transform acceleration لعينات الكلال خلال اختبار الكلال. كانت نتيجة الانخفاض في الحد الأقصى لـ Fast Fourier Transform acceleration مقارنة بالعينات غير المعالجة تقريباً(36٪) بعد السفع بالكريات المعدنية لمدة 10 دقائق ، (42٪) بعد السفع بالكريات المعدنية لمدة 20 دقيقة ، (28٪) بعد السفع بالكريات المعدنية لمدة 30 دقيقة ، و (46 ٪) بعد معالجة السطع بالسفع بالموجات فوق الصوتية.
بالنسبة للعينات المتشققة ، كانت نتيجة انخفاض الحد الأقصى لـ Fast Fourier Transform acceleration Transform مقارنةً بالعينات غير المعالجة (20٪) بعد عملية السفع بالكريات المعدنية لمدة 10 دقائق, (32٪) بعد تعرضها للسفع بالكريات المعدنية لمدة 20 دقيقة ، (12 ٪) عملية السفع بالكريات المعدنية لمدة 30 دقيقة ، و (26 ٪) بعد عملية السفع بالموجات فوق الصوتية.
تم إجراء التحليلات العددية باستخدام برنامجANSYS لإيجاد عامل الأمان (SF) لعمود التوربين البخاري في أربع حالات مع أو بدون حرارة ومع أو بدون تشققات اعتمادًا على منحنى S-N الذي تم الحصول عليه عمليا.
أظهرت النتائج العددية أن أعلى عامل أمان تم الحصول عليه من خلال المعالجة بالسفع بالكريات بزمن 20 دقيقة والمعالجة من خلال السفع بالموجات فوق الصوتية في درجة حرارة الغرفة لمتوسط النسبة المئوية للتحسن بنسبة (8 ٪) و (10 ٪) على التوالي ، وعند درجة حرارة مرتفعة ( 250 درجة مئوية) مع (6 ٪) و (8 ٪) على التوالي.
أظهرت النتائج العددية أن التردد الطبيعي للمجموعات الأربع فإن القيمة الرابعة لل (mode shape) التي تم الحصول عليها بعد السفع بالكريات لمدة 30 دقيقة لها أدنى قيمة ، وبالنسبة للمجموعات الأربع ، فإن القيمتين الخامسة والثالثة لل(mode shape) للعينة بعد السفع بالكريات المعدنية لمدة 20 دقيقة والسفع بالموجات فوق الصوتية لها اعلى قيمة.
