نشریه علوم و فناوری جوشکاری ایران

توسعه اتصالات ذوبی غیرمشابه فولاد 4130 به فولاد زنگ نزن آستنیتی 201 و بررسی اثر فلزات پرکننده مختلف با هدف دستیابی به خواص مکانیکی و مشخصه‌های ریزساختاری بهبود یافته با استفاده از روش قوسی تنگستن-گاز

محمد غلامی

در این پژوهش، جوشکاری غیرمشابه فولاد کم آلیاژ 4130 به فولاد زنگ نزن آستنیتی 201 به روش قوسی تنگستن-گاز مورد بررسی قرار گرفت.از چهار فلز پرکننده اینکونل 82 (ERNiCr-3)، فولادهای زنگ نزن آستنیتی ER308L، ER309L و فولاد کم آلیاژ ER80S-B2 برای این منظور استفاده شد. پس از جوشکاری ریزساختار مناطق مختلف هر اتصال و همچنین سطح مقاطع شکست با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی خواص مکانیکی اتصال از آزمایش کشش استفاده شد. در آزمایش کشش، نمونه جوش داده شده با فلز پرکننده ERNiCr-3 از مرکز جوش دچار شکست شد و سایر فلزات پرکننده از فولاد پایه 4130 دچار شکست شدند که این امر به دلیل پایین بودن استحکام فولاد 4130 نسبت به فولاد زنگ نزن آستنیتی 201 بود. همچنین به دلیل تشکیل ترکیباتی از جمله NbC در ساختار مرکز جوش فلز پرکننده ERNiCr-3، این نمونه از مرکز جوش دچار شکست گردید. مشاهدات انجام شده توسط SEM نشان داد که در آزمایش کشش، شکست نمونه مربوط به فلز پرکننده ERNiCr-3 به صورت نیمه ترد است و سایر فلزات پرکننده به صورت نرم می شکنند. بررسی ها نشان داد فلز پرکننده ERNiCr-3 دارای ساختار کاملا آستنیتی و از دانه های هم محور تشکیل شده است و هیچ گونه ترکی در آن مشاهده نشد. فلزات پرکننده ER308L و ER309L دارای ریزساختار سلولی- دندریتی هستند؛ به دلیل وجود فاز فریت دلتا در نواحی بین دندریتی آستنیت زمینه هیچ گونه ترکی در این اتصال تشکیل نشد. ریزساختار فلز پرکننده ER80S-B2 به صورت صفحات مارتنزیت لایه ای بود. همچنین در این اتصال نیز هیچ گونه ترک انجمادی رخ نداد. پس از بررسی تمامی نتایج به دست آمده، سیم جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی ER308L به دلیل دارا بودن ساختاری با انعطاف پذیری بالاتر نسبت به نمونه جوشکاری شده توسط فلز پرکننده ER80S-B2 مناسب ترین پرکننده برای جوشکاری غیر مشابه فولاد زنگ نزن 201 به فولاد کم آلیاژ 4130 تشخیص داده شد.

جوشکاری قوسی تنگستن-گاز فولاد مقاوم به سایش تولیدی به روش کوئنچ مستقیم به فولاد ساده کربنی و ارزیابی ریزساختار و خواص سایشی آن

مصطفی ونایی

در این پژوهش جوشکاری غیر همجنس فولاد ساده کربنیSt52 به فولاد مقاوم به سایش W400 و تاثیر آن بر ریزساختار و خواص سایشی فولاد مقاوم به سایش مورد بررسی قرارگرفت. روش تولید فولاد مقاوم به سایش کوئنچ مستقیم و سختی اسمی آن 400 برینل بود. از فرایند جوشکاری قوسی تنگستن- گاز جهت انجام اتصال استفاده شد. نتایج نشان داد که جوشکاری باعث تغییرات اساسی در ریزساختار منطقه متاثر از حرارت فولاد مقاوم به سایش می شود و موجب کاهش سختی و افزایش نرخ سایش آن می گردد. همچنین بر طبق مشاهدات انجام شده، با افزایش حرارت ورودی جوشکاری به میزان 9%، سختی منطقه متاثر از حرارت فولاد مقاوم به سایش 8% کاهش و نرخ سایش آن 5/2 برابر افزایش یافت. بر طبق مشاهدات انجام گرفته توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، مکانیزم اصلی سایش در فلز پایه فولاد مقاوم به سایش، سایش چسبان و خراشان بود. این در حالی است که مکانیزم سایش در منطقه متاثر از حرارت فولاد مقاوم به سایش، سایش چسبان و ورقه ای شدن بود. با افزایش حرارت ورودی، میزان سایش ورقه ای به میزان قابل توجهی افزایش یافت.

اثر افزودن نانو‌لوله‌های کربنی بر کیفیت اتصال غیرهمجنس آلیاژهای آلومینیم به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

امین ربیعی زاده

در تحقیق حاضر اتصال غیرهمجنس آلیاژهای آلومینیم 5754 به 6063 به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با / بدون افزودن نانو لوله کربنی مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. نمونه های جوشکاری شده ابتدا توسط آزمون های غیر مخرب نظیر بازرسی چشمی، امواج فراصوتی و پرتونگاری بررسی گردید و عدم وجود عیوب در ناحیه اتصال مورد تایید قرار گرفت. نتایج سختی سنجی حاکی از آن است که ساختار جوشکاری شده با حضور نانو لوله های کربنی در ناحیه اغتشاش دارای سختی بالاتری است. به منظور توزیع بهتر نانو لوله های کربنی در ناحیه اغتشاشی، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در 2 پاس انجام شد و مشاهده شد که بعد از پاس دوم پروفیل سختی در ناحیه اتصال یکنواخت تر شده و استحکام کششی نسبت به حالت یک پاس، افزایش 25 درصدی نشان می دهد. همچنین مقدار ضریب اصطکاکی در نمونه دو پاس جوشکاری شده، در حدود 30 درصد از مقدار ضریب اصطکاک فلز پایه کمتر است. با توجه به وابستگی مقاومت سایشی به مقدار سختی و ضریب اصطکاک، می توان نتیجه گرفت که مقاومت سایشی نیز در نانوماده مرکب سطحی تولید شده در ناحیه اغتشاش افزایش یافته است.

بهینه سازی پارامترهای جوشکاری هیبریدی TIG-MIG فولاد زنگ نزن آستنیتی L316

مجتبی استوار

در روش جوشکاری هیبریدی TIG-MIG کیفیت و راندمان بهتری در مقایسه با هر کدام از روشهای MIG و TIG به دست می آید. همچنین، در این روش هیبریدی، قوس MIG در محیط گاز محافظ آرگون خالص پایدارتر است. بنابراین، در این پژوهش اثر پارامترهای جوشکاری هیبریدی TIG-MIG بر کیفیت ظاهری و نسبت عمق به عرض جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی L316 با طراحی آزمایش تاگوچی بررسی گردید. سپس ساختار ناحیه تحت تاًثیر حرارت (HAZ) جوش هیبریدی حاصل از پارامترهای بهینه طراحی تاگوچی، با هر کدام از جوش های ساده MIG و TIG به تنهایی و تحت شرایط حرارت ورودی یکسان مقایسه شد. نتایج نشان داد که مهمترین پارامتر در روش هیبریدی از نظر دستیابی به بهترین کیفیت ظاهری و همچنین بیشترین نسبت عمق به عرض، فاصله بین دو قوس است. شدت جریان های TIG و MIG پارامترهای مؤثر بعدی هستند. در جوشکاری هیبریدی در پارامترهای بهینه، وسعت و اندازه دانه ناحیه HAZ به دلیل سرعت سرمایش بالاتر آن نسبت به دو فرآیند MIG و TIG، کوچکتر بود.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نانو کامپوزیت Al-Al2O3 با اندازه دوگانه از تقویت کننده آلومینا تولید شده پلاسمای قوس الکتریکی

بهزاد صادقی

اتصال حالت جامد نانوکامپوزیت های ساخته شده به روش متالورژی پودر و تف جوشی شده به روش پلاسمای قوس الکتریکی به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مطالعه شده است. نانوکامپوزیت به روش آسیابب کاری مکانیکی و سپس تف جوشی به روش پلاسمای قوس الکتریکی تولید شده اند. خواص مکانیکی، ریزساختاری اتصالات به عنوان تابعی از پارامترهای فرایندی مختلف مانند سرعت خطی و دورانی ابزار مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نانوکامپوزیت های ساخته شده به روش متالورژی پودر و با توزیع اندازه دوگانه از تقویت کننده Al2O3، دارای یک پنجره کاری است که متاثر از حرارت ورودی جوشکاری می باشد. ارزیابی اتصالات نشان داد که خواص ریزساختاری و مکانیکی آنها متاثر از میزان حرارت ورودی تولید شده طی فرایند جوشکاری است. مشخص شد که تبلورمجدد دینامیکی باعث کاهش اندازه دانه آلومینیوم در ناحیه اغتشاش می شود. ضمن اینکه مشخص شد که نانوذرات می توانند اثر قفل کنندگی برای جلوگیری از رشد دانه های متبلور شده ناشی از تبلورمجدد دینامیکی شوند.

بررسی اثر تغییر جریان جوشکاری پرتو الکترونی بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ پیشرفته پایه نیوبیم (Nb-1%Zr)

علی حاجی تبار

بررسی اثر سرعت پیشروی بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال AA2024 و AA6061 به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

ایمان خدایی دلویی

تحقیق حاضر به بررسی ریز ساختار و ارزیابی خواص مکانیکی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در اتصال لب به لبAA2024 و AA6061 می پردازد. از یک ابزار استوانه ای رزوه دار از جنس فولاد گرم کار H13 جهت اتصال ورق های 5 میلی متری در سرعت های چرخشی 800، 1000و1200 دور در دقیقه و سرعت های پیشروی 30، 50، 70، 90و 110 میلی متر بر دقیقه استفاده شد. به منظور انجام بررسی های لازم، از مشاهدات متالورژیکی توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز شیمیایی عناصر و همچنین انجام آزمون های مکانیکی استحکام کششی و ریز سختی سنجی نیز استفاده شد.نتایج آزمون ها نشان داد که تفاوت میان دو آلیاژ باعث نوسان سختی در ناحیه اغتشاش و یک کاهش بزرگ هنگام عبور از منطقه متشکل از دو آلیاژ به سمت آلیاژ 6061 می شود. با افزایش سرعت پیشروی از 30 تا 110 میلیمتر بر دقیقه در سرعت های چرخشی ثابت 800، 1000 و 1200 دور بر دقیقه به علت کاهش حرارت ورودی، اندازه دانه ها کاهش پیدا کرده و سختی و استحکام افزایش می یابند. همچنین بیشترین میزان استحکام کششی و سختی با مقادیر به ترتیب 6/221 مگاپاسکال و 05/111 ویکرز مربوط به نمونه جوشکاری شده تحت سرعت چرخشی 1000 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 110 میلی متر بر دقیقه بود.

تعیین تجربی اثر نرماله کردن بر خواص مکانیکی و متالورژیکی جوش سر به سر چند پاسه لوله فولادکم آلیاژ استحکام بالا API X65

مجید سبک روح

فولادهای کم آلیاژ استحکام بالا کاربرد وسیعی در صنعت گاز دارند لذا جوشکاری دستی قوس الکتریکی با استفاده از الکترود پوشش دار در خطوط لوله انتقال گاز طبیعی ایران اهمیت ویژه ای دارد. برای بررسی تجربی درز جوش و اطمینان از پیوستگی جوش محیطی نیاز به آزمونهای مخرب و غیرمخرب می باشد. در این مقاله، تأثیر عملیات حرارتی نرماله بر خصوصیات جوش چندپاسه محیطی، در موقعیت های متفاوت (ساعت 6-30/7، 30/7-9، 9-30/10 و 30/10-12) با قطر خارجی 36 اینچ به وسیلۀ آزمایش های کوانتومتری، متالوگرافی، کشش، ضربه و سختی سنجی بررسی شد. نتایج نشان می دهد در اثر نرماله کردن، مقدار فریت پاس ریشه و سطح جوش به ترتیب 24 و 6 درصد نسبت به فلز پایه افزایش یافته است. همچنین مقدار افزایش فریت در پاس های ریشه، گرم، پرکن و سطح به ترتیب 32، 14، 12و 7 درصد نسبت به پیش از عملیات نرماله است. میزان ازدیاد طول جوش نسبت به نمونۀ قبل از عملیات حرارتی و فلز پایه به¬ترتیب 65 و 5 درصد افزایش داشته است. انرژی شکست در راستای عمود بر جوش (ساعت9-30/10)، 70 درصد نسبت به نمونۀ قبل از عملیات حرارتی افزایش داشته است. مقدار افزایش کربن، وانادیوم و تیتانیوم در منطقۀ جوش نسبت به فلز پایه در موقعیت 6-30/7 به ترتیب برابر با 01/0 ، 003/0 و 005/0 می باشد.

بررسی تجربی و عددی فرآیند جوشکاری لیزری فولاد St12 و پلی کربنات

محمدصالح شیخ محمد می آبادی

جوشکاری لیزری روشی نوین به منظور اتصال مستقیم فلزها و پلیمرها می باشد که منجر به ایجاد نوعی پیوند فیزیکی و شیمیایی بین فلز و پلیمر می گردد. در این پژوهش امکان اتصال غیرمشابه St12 و پلی کربنات از نظر تئوری بررسی شده است. سپس به کمک لیزر ND:YAG جوشکاری St12 و پلی کربنات انجام شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان دهنده ایجاد اتصال بین St12 و پلی کربنات می باشد. به منظور آنالیز حرارتی و مکانیکی فرآیند جوشکاری، مدل اجزاء محدود قطعات به کمک نرم افزار آباکوس ایجاد شده است. همچنین از مدل منبع حرارتی CIN به منظور توصیف توزیع توان لیزر استفاده شده و نرم افزار فورترن به منظور توصیف مدل حرارتی در شبیه سازی جوشکاری به کار گرفته شده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی نشان می دهد مدل اجزاء محدود قادر به پیش بینی پهنای جوش می باشد بنابراین صحت نتایج مدل اجزاء محدود تایید شده و مدل اجزاء محدود به منظور پیش بینی تنش های پسماند به کارگرفته شده است. نتایج نشان می دهد ایجاد اتصال سبب تنش های پسماند کششی روی سطح فلز و تنش های پسماند فشاری روی سطح پلیمر می گردد.

ارزیابی خواص اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI316 به فولاد زنگ نزن فریتی AISI430 جوشکاری شده توسط فرایند GTAW

ایمان رسولی

در این تحقیق، ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI316 به فولاد زنگ نزن فریتی AISI430 بررسی شد. بدین منظور از روش جوشکاری قوسی تنگستن–گاز و فلزات پرکننده ER316L و ER2209 با قطر 4/2 میلیمتر استفاده شد. جهت بررسی ریزساختار و مقاطع شکست نمونه های جوشکاری شده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. همچنین جهت بررسی خواص مکانیکی اتصال، از آزمون های کشش، ضربه، ریزسختی سنجی در راستای افقی و عمودی روی فلز جوش استفاده شد. نتایج نشان داد که ریزساختار در نمونه جوشکاری شده با فلز پرکننده ER316Lآستنیتی همراه با فریت بین دندریتی، فریت شبکه ای و آستنیت ویدمن اشتاتن و در نمونه جوشکاری شده با فلز پرکننده ER2209شبکه های پیوسته آستنیت در زمینه فریت اولیه می باشد. در آزمون کشش تمامی نمونه ها از فلز پایه فولاد زنگ نزن فریتی AISI430 و بصورت نرم دچار شکست شدند. فلز جوش ER2209 انرژی ضربه پایین در حدود 27 ژول و فلز جوش ER316L انرژی ضربه بالاتر و در حدود 43 ژول از خود نشان دادند. شکست فلز جوش در هر دو نمونه از نوع ترد بود. نتایج ریزسختی سنجی نشان داد سختی فلز جوش در نمونه جوشکاری شده با فلز پرکننده ER316Lبه دلیل وجود عناصر آلیاژی، توزیع مناسب فاز فریت دلتا و ساختار ریز دانه و افزایش مرز دانه ها، بالاتر از نمونه جوشکاری شده با فلز پرکننده ER2209 می باشد.