مجله علمی-پژوهشی علوم و فناوری جوشکاری ایران

در این پژوهش، تأثیر جریان پالسی و جریان ثابت بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات جوش سوپرآلیاژ Hastelloy X در فرایند جوشکاری قوسی تنگستن با گاز محافظ مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، از فلزپرکننده ERNiCrMo-2 استفاده شد. پارامترهای مهم ریزساختاری نظیر جدایش عناصر آلیاژی، ریزتر شدن دندریت‌ها، یکنواختی ساختار فلزجوش و تغییرات حاصل در سختی و استحکام جوش، در دو حالت جوشکاری بررسی و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شدند. برای ارزیابی ریزساختار، از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، طیف‌سنجی توزیع انرژی و جهت شناسایی فازها از پراش پرتو ایکس استفاده گردید. نتایج نشان داد که جوشکاری با جریان پالسی منجر به تشکیل ساختاری ریزتر با دندریت‌های هم‌محور، کاهش جدایش عناصر آلیاژی و توزیع یکنواخت‌تر کاربیدهای M₆C در فلزجوش می‌شود. همچنین، این فرایند موجب بهبود قابل توجهی در سختی، مقاومت به ضربه و استحکام کششی فلزجوش نسبت به جوشکاری با جریان ثابت گردید. بررسی‌های شکست‌نگاری، رفتار شکست نرم را در تمامی نمونه‌ها تأیید کرد که با نتایج ریزساختاری و مکانیکی مطابقت داشت. یافته‌های این پژوهش، اهمیت کاربرد جریان پالسی در جوشکاری را به‌عنوان راهکاری مؤثر برای کنترل ریزساختار و بهبود خواص مکانیکی اتصال سوپرآلیاژ Hastelloy X برجسته می‌سازد.

فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای یکی از روش‌های جوشکاری حالت جامد است که به‌عنوان یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در اتصال فلزات در دهه اخیر شناخته شده است. در این پژوهش، تأثیر سرعت دوران و زمان تماس ابزار با طراحی خاص و متفاوت با تحقیقات قبلی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم سری 5754 مورد بررسی قرار گرفته است. قطعه کار با استفاده از نگهدارنده مخصوص بر روی دستگاه سوراخ‌کاری رادیال گیره‌بندی شد و عملیات جوشکاری با استفاده از دستگاه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای در سرعت‌های دورانی متفاوت و زمان‌های تماس ابزار مختلف انجام گرفت. در ادامه ریزساختار، ریزسختی و نیروی کششی - برشی منطقه نقطه‌ جوش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد افزایش سرعت دوران ابزار و افزایش زمان تماس ابزار، بهبود نیروی کششی- برشی به میزان حدود %105 را در پی داشته است. مطابق تحلیل‌های آماری فاکتورهای سرعت دوران و زمان تماس ابزار با سطح اطمینان بیشتر از %95 بر مقدار نیروی برشی مؤثر هستند؛ در حالی‌که مطابق تحلیل‌های آماری، ارتباط بین سرعت دوران و زمان تماس با سختی، نتایج متفاوتی در پی داشته است.

آلیاژ Ti-6242 به‌دلیل مقاومت حرارتی بالا از اهمیت ویژه‌ای در حوزه‌ی ساخت افزایشی برخوردار است. بااین‌حال، قطعات تولیدشده از این آلیاژ به‌روش ذوب بستر پودر با پرتو الکترونی معمولاً کیفیت سطحی نامطلوبی دارند که از ماهیت تولید لایه‌به‌لایه و ذوب ناقص ذرات پودری ناشی می‌شود. در این پژوهش، به‌منظور بهبود ویژگی‌های سطحی، فرایند پولیش لیزری با سه توان لیزر (195، 260 و 325 وات) و دو سرعت حرکت (3 و 4/5 میلی‌متر بر ثانیه) بر روی نمونه‌ها اعمال شد. اثر این پارامترها بر زبری سطح، ریزساختار و خواص مکانیکی از طریق آزمایش‌های زبری‌سنجی، متالوگرافی، سختی‌سنجی و سایش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که زبری میانگین سطح تا 93 درصد کاهش یافته و از 9/36 به 0/61 میکرومتر رسید. همچنین، فازهای آلفا و بتا در ریزساختار اولیه به فاز مارتنزیتی و سوزنی‌شکل آلفا پرایم تبدیل شدند که موجب افزایش 33 درصدی سختی از 380 به 506 ویکرز و بهبود چشمگیر مقاومت به سایش گردید. در نتیجه، تنظیم بهینه پارامترهای پولیش لیزری می‌تواند به‌طور هم‌زمان زبری را کاهش داده و خواص مکانیکی سطح را بهبود بخشد.

در این پژوهش، یک روش نوین در فرایند اتصال‌دهی فاز مایع گذرا (TLP) بوسیله حرارت‌دهی دومرحله‌ای برای ایجاد اتصال در سوپرآلیاژ IN-738LC بررسی شد. اتصال‌دهی با حرارت اولیه °C  م1150 به مدت 5 ثانیه و سپس نگهداری در °C م1130-1110 برای 3 تا 40 دقیقه انجام گرفت. تحول ریزساختاری در طول فرایند و همچنین مورفولوژی فصل‌مشترک، در مقایسه با اتصالات متداول TLP مورد بررسی قرار گرفت. این روش زمان تکمیل انجماد همدما را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داد؛ به‌گونه‌ای که عرض یوتکتیک مرکزی از 45 میکرون در 3 دقیقه به 19 میکرون در 12 دقیقه کاهش یافت و در 40 دقیقه کاملاً حذف شد. بر اساس بررسی‌های ریزساختاری، فرایند حرارت‌دهی دومرحله‌ای در مرحله‌ی اولیه منجر به ایجاد فصل‌مشترک انجماد با ساختار سلولی ـ دندریتی می‌شود. این ویژگی موجب توزیع غیرخطی تخلخل‌ها در امتداد ناحیه‌ی اتصال گردید. درنهایت فرایند همگن‌سازی موجب حذف رسوبات بوریدی و تشکیل رسوبات یکنواخت γ′  مشابه فلز پایه شد. این یافته‌ها دیدگاه‌های عملی و ریزساختاری درباره تاثیر پروفایل حرارتی بر تحول ناحیه اتصال و مسیر بهبود اتصالات در سوپرآلیاژهای پایه نیکل را نشان می‌دهند.