نشریه علوم و فناوری جوشکاری ایران

تاثیر عملیات حرارتی پیرسازی بر خواص اتصال غیر مشابه آلیاژهای آلومینیوم AA 2024 به AA 7075 جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی

مرتضی شمعانیان

در این تحقیق تاثیر عملیات حرارتی پس از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی روی اتصال غیرمشابه آلیاژهای T6-7075 و T4-2024 بررسی شد. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با پارامترهای سرعت چرخشی rpm 1140 و سرعت پیشروی mm/min 32 انجام شد. نمونه های جوشکاری شده تحت فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی پیرسازی در دما و زمان های متفاوت قرار گرفتند. مشاهدات ریزساختاری، مشخصه یابی و خواص مکانیکی روی اتصال جوشکاری شده قبل و بعد از عملیات حرارتی در عرض مقطع جوش انجام شد. نتایج نشان داد، عملیات حرارتی پس از جوشکاری باعث رشد غیر عادی دانه ها می شود که اثر منفی روی خواص مکانیکی اتصال دارد، در حالی که تشکیل رسوبات ریز و یکنواخت در مناطق اتصال جوش باعث بهبود استحکام و سختی می شود. یافته شد، عملیات حرارتی بر اساس فرآیند T6-7075 و براساس فرآیند T6-2024 به ترتیب بیشترین و کمترین اثر را در بازیابی استحکام اتصال جوش و عملیات حرارتی دارند. در آزمون کشش شکست نمونه جوشکاری شده در مرز بین ناحیه متاثر از عملیات ترمومکانیکی و ناحیه متاثر از حرارت در سمت پسرو (7075) رخ می دهد، در صورتی که با بکارگیری عملیات حرارتی پس از جوشکاری شکست در منطقه اغتشاش اتفاق می افتد. شکست نمونه جوشکاری شده غالبا درون دانه¬ای و شکست نمونه های عملیات حرارتی شده بیشتر بصورت بین دانه ای بود.

جوشکاری غیرهمجنس فولاد کربنی 10025 EN به فولاد زنگ نزن AISI 316L توسط جوشکاری همزنی اصطکاکی

محسن عباسی بهارانچی

در این پژوهش جوشکاری ورق های فولادی 10025 EN و L 316 به روش جوشکاری همزنی مورد بررسی قرار گرفته و پارامترها توسط نرم افزار روش سطح پاسخ بهینه سازی شدند. جهت بررسی خواص مکانیکی و متالورژیکی اتصال، آزمایش های ریز سختی و آزمایش کشش و متالوگرافی توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز شیمیایی انجام و مناطق مختلف شامل ناحیه همزده، مناطق متأثر از حرارت، فصل مشترک¬ها و ناحیه متأثر از حرارت و مکانیک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بهینه سازی نشان داد که بهترین اتصال با بیشترین استحکام در سرعت چرخش 950 دور بر دقیقه، حرکت خطی 90 میلی متر بر دقیقه و زاویه انحراف 3 درجه حاصل می شود شکست در تمامی آزمایش های کشش از فلز پایه 10025 EN سمت پیش رونده اتفاق افتاد و بیشترین استحکام با پارامترهای بهینه در MPa 312 اتفاق می افتد. نتایج متالوگرافی نشان داد که اندازه دانه در ناحیه همزده 10تا 20 برابر کاهش می¬یابد و باعث بهبود خواص مکانیکی اتصال می شود. همچنین نتایج آنالیز شیمیایی خطی و نتایج سختی بر روی نمونه جوشکاری شده با پارامترهای بهینه نشان از اختلاط نسبتاً مناسب در ناحیه همزده می باشد.

اثر افزودن عنصر آلیاژی روی بر اتصال نامشابه Al6061/AZ31 ایجاد شده به روش جوشکاری اصطکاکی

امین عبداله زاده

در این پژوهش، به منظور تغییر ترکیب شیمیایی ناحیه اغتشاش یافته، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم 6061 و منیزیم AZ31 همراه با افزودن لایه واسط فلز روی انجام شد. با هدف تعیین شرایط بهینه جوشکاری ترکیبی از سه سرعت دورانی و دو سرعت پیشروی مورد استفاده قرار گرفت. بهترین خواص مکانیکی برای نمونه جوشکاری شده در سرعت دورانی 600 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 35 میلیمتر بر دقیقه به دست آمد، به نحوی که میزان استحکام کششی این نمونه در مقایسه با نمونه بدون لایه واسط در شرایط مشابه حدود 24 درصد بهبود یافت و درصد ازدیاد طول حدود 5/2 برابر ارتقاء پیدا کرد. ترکیبات بین فلزی Mg-Zn و Mg-Al-Zn، محلول جامد آلومینیوم و نواحی غنی از روی باقیمانده ازجمله اصلی ترین فازهای شناسایی شده در ناحیه اغتشاش یافته بودند که با ایجاد آن ها از شکل گیری ترکیبات بین فلزی مضر Al-Mg جلوگیری به عمل آمد. تصاویر شکست نگاری سازگاری مناسبی با درصد ازدیاد طول بدست آمده برای نمونه های مختلف نشان داد به نحوی که برای نمونه جوشکاری شده با لایه واسط روی، سطح شکست دارای بافتی ریز بوده و حفره های کم عمقی در سطح شکست مشاهده شد درحالی که در مورد نمونه ساده جوشکاری شده در شرایط مشابه، سطح شکست ماهیت کاملاً ترد داشت.

بررسی خواص مکانیکی لحیم کاری بدون روانساز فوم آلومینیوم به ورق آلومینیوم

امیر ایزدپناهی

پانل های ساندویچی با هسته فوم آلومینیومی با توجه به ویژگی منحصر بفرد چگالی پایین و خواص مکانیکی مناسب، می توانند دارای کاربردهای متنوع و روزافزون باشند. تحقیق حاضر روشی نوین برای اتصال فوم آلومینیوم به ورق آلومینیومی با استفاده از لحیم کاری ارائه می نماید. در این شیوه، سطح فوم از لحیم آلیاژ پایه روی پوشانیده شده و صفحه آلومینیوم مورد نظر ضمن چرخش و حرارت دهی به سطح لحیم ذوب شده نزدیک شده و اتصال مطلوب مورد نظرایجاد می شود. استحکام کششی بهتری در مقایسه با نمونه های متصل شده از طریق استفاده از روانساز بدون اعمال چرخش، حاصل شد. در بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی و نوری نیز اتصال و نفوذ مناسب ورق/لحیم/فوم مشاهده شد.

تعیین تجربی اثر آنیل کردن بر منطقه بحرانی جوش سر به سر چند پاسه لوله فولادکم آلیاژ استحکام بالا در خطوط انتقال گاز طبیعی

مجید سبک روح

جوشکاری قوس فلزی الکترود پوشش دار بر روی فولادهای کم آلیاژ استحکام بالا در خطوط لوله انتقال گاز طبیعی ایران اهمیت ویژه ای دارد. در این مقاله تاثیر عملیات حرارتی آنیل کردن بر خصوصیات جوش چند پاسه محیطی در موقعیت های متفاوت (ساعت 6-30/4، 30/7-3، 3-30/1 و 30/1-12) با قطر خارجی 36 اینچ به وسیله آزمایشهای کوانتومتری، متالوگرافی، کشش، ضربه و سختیسنجی بررسی شد. نتایج آزمون کشش، کمترین میزان استحکام تسلیم را (در راستای عمود بر جوش و در موقعیت 6-30/4) برابر 348 مگاپاسکال و کمترین انرژی شکست را (در راستای عمود بر جوش و در موقعیت 3-30/1) برابر 108 ژول ارزیابی میکند. انرژی شکست 12 درصد نسبت به نمونه قبل از عملیات حرارتی افزایش داشته است. میزان تغییرات سختی در نواحی و موقعیت های گوناگون ناچیز (کمتر از 5 درصد) است. تصاویر حاصل از آزمون متالوگرافی با میکروسکوپ های نوری و الکترونی نشان می دهد که مقدار پرلیت ناحیه پاس سطح جوش و منطقه تحت تاثیر حرارت نزدیک فلز جوش نسبت به فلز اصلی به ترتیب 29 و 8 درصد کاهش داشته است. میزان ازدیاد طول جوش نسبت به نمونه قبل از عملیات حرارتی و فلز پایه به ترتیب 75 و 23 درصد افزایش داشته است. مقدار افزایش کربن، وانادیوم و تیتانیوم در منطقه جوش نسبت به فلز اصلی در موقعیت 3-30/4 بهترتیب برابر با 02/0 ، 003/0 و 006/0 می باشد.

بهینه نمودن مقدار عنصر آلیاژی نیکل در ترکیب شیمیایی فلزجوش راسب شده از الکترود E7018-G

مسعود مصلایی پور یزدی

در پژوهش حاضر، تاثیر عنصر آلیاژی نیکل بر خصوصیات فلزجوش راسب شده از الکترود E7018-G مورد ارزیابی و پژوهش واقع شد. بدین منظور الکترودهایی حاوی مقادیر مختلف نیکل (0-1.7wt.%) طراحی و ساخته و توسط فرآیند جوشکاری قوس دستی (SMAW) جوشکاری شدند. مطالعات ساختاری حاکی از تاثیر دوگانه نیکل بر ریزساختار فلزجوش حاصله بود. توضیح آنکه با افزایش نیکل تا 1.2wt.% جز فریت سوزنی در ریزساختار فلزجوش افزایش و دانه¬بندی منطقه مجددا گرم شده از فلزجوش ظریفتر گردید. اما مقادیر زیاد نیکل (>1.2wt.%) موجب افزایش اجزائی از قبیل فریت ویدمن-اشتاتن در ساختار فلزجوش می¬شد. برای ارزیابی تاثیر نیکل بر خصوصیات مکانیکی فلزجوش از پارامتر حاصلضرب استحکام کششی در انرژی ضربه (UTS×CVN) استفاده شد. بررسی¬های خواص مکانیکی نشان داد که بیشترین مقدار پارامتر مذکور در فلزجوش حاوی 1.2wt.% نیکل حاصل می¬شود. افزایش سختی فلزجوش با افزایش مقدار نیکل، مرتبط با تشکیل ریز اجزائی در ریزساختار فلزجوش و افزایش آنها با زیاد شدن مقدار نیکل بود.

تأثیر آخالها بر تشکیل فریت سوزنی شکل در جوشکاری زیرپودری فولاد کم آلیاژی API5L-X65

جواد ملائی میلانی

در پژوهش حاضر اثر تغییر مشخصه های آخالهای بوجود آمده در جوشکاری زیرپودری فولاد کم آلیاژی API5l-X65، برتشکیل فریت سوزنی شکل مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ایجاد آخالهایی با مشخصه های متفاوت نظیر ترکیب شیمیایی و اندازه آخال، از سه نوع پودر جوشکاری با ترکیب شیمیایی متفاوت و اندیس بازیسیته¬های 72/0، 82/0 و 99/0 و دو حرارت ورودی مختلف kJ/mm 6/1 و kJ/mm 4/2 در جوشکاری بهره برده شده است. نتایج حاصل بیانگر این امر است که عملکرد آخالها به عنوان مکانهای مرجح جوانه زنی فریت سوزنی شکل و بهبود ریزساختار و در نتیجه خواص مکانیکی در شرایطی قابل مشاهده است که پودر مورد استفاده دارای کمترین اندیس بازیسیته بوده و حرارت ورودی بالاتر باشد. تحت این شرایط درصد آخالهای با میزان اکسید تیتانیم بالا و با اندازه 5/0 تا 5/1 میکرومتر افزایش یافته و باعث افزایش میزان فریت سوزنی شکل در ریزساختار می شود. در صورتیکه در بقیه شرایط جوشکاری بوجود آمدن فریت مرزدانه ای سبب کاهش میزان فریت سوزنی شکل شده و سبب تضعیف خواص مکانیکی فلز جوش در مقایسه با فلز پایه می شود.

بهبود مقاومت به ضربه فلز جوش فولاد کم‌آلیاژ استحکام بالای API X70 با اعمال لرزش الکترومغناطیس

رضا دهملایی

در این پژوهش تاثیر اعمال لرزش الکترومغناطیس بر ریزساختار و مقاومت به ضربه فلز جوش فولاد API X70 بررسی گردید. جوشکاری با روش GTAW و با دو فلز پرکننده ER80S-G و ER309L و اعمال هم¬زمان لرزش الکترومغناطیس تحت ولتاژهای از 30-0 ولت انجام گردید. ریز ساختار فلزات پایه و جوش با استفاده از میکروسکوپ¬های نوری و الکترونی روبشی SEM بررسی شد. چقرمگی فلزات جوش در دماهای محیط، ℃0 و ℃20- توسط آزمون ضربه چارپی تعیین گردید. بررسی¬های میکروسکوپی نشان داد با اعمال لرزش، ریز ساختار فلز جوش ER80S-G، ظریف¬تر و جزایر مارتنزیتی- آستنیتی (MA) ریزتر و از پراکندگی یکنواخت¬تری برخوردار گردیده¬اند. مشخص شد که در اثر اعمال لرزش ساختار فلز جوش ER309L ریزتر و متوسط اندازه¬ دندریت¬ها در فلز جوش از mµ19/18 به mµ01/8 کاهش یافته و میزان فریت فلز جوش نیز حدود 13 درصد افزایش یافته است. نتایج آزمون ضربه نشان داد که افزایش لرزش اعمالی باعث بهبود مقاومت به ضربه هر دو فلز جوش گردیده است. بهترین نتایج پس از اعمال لرزش تحت ولتاژ 30 ولت بدست آمد به طوریکه مقاومت به ضربه فلز جوش ER80S-G در دماهای محیط، ℃0 و ℃20- به ترتیب به میزان 53، 29 و 36 درصد و برای فلز جوش ER309L در دماهای محیط و ℃ 20- به ترتیب به میزان 18 و 5 درصد افزایش یافت.

بررسی ویژگی های مکانیکی در مقیاس ماکروسکوپی فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی کامپوزیت پلی پروپیلن تقویت شده با 40 درصد الیاف شیشه

حامد انهاری

در این مقاله جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ورق¬های پلی¬پروپیلن1 با 40 درصد الیاف شیشه به روش تجربی، مورد مطالعه قرار گرفته است. همانند سایر روش¬های جوشکاری استحکام محل اتصال مهم ترین مشخصه در این فرآیند می¬باشد. پارامترهای زیادی از جمله هندسه ابزار، سرعت دورانی، سرعت خطی و زاویه کلگی به عنوان پارامترهای ورودی و با اهمیت در این نوع جوشکاری می¬باشد. بنابراین در تحقیق حاضر، تأثیر این پارامترها بر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ورق های پلی پروپیلن بررسی و استخراج گردیده است. آزمایشات بر اساس روش تاگوچی و آرایه متعامد که برای طرح های سه سطحی مناسب می¬باشد، طراحی شده است. مدل¬سازی و تحلیل آماری با استفاده از آنالیز واریانس و نسبت سیگنال به نویز انجام پذیرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده ابزار با پین استوانه ای – مخروطی پیچی کیفیت ظاهری بهتر و استحکام بالاتری را از خود نشان می¬دهد. از میان پارامترهای مورد بررسی، سرعت دورانی بیشترین و معنادارترین تاثیر را بر استحکام کششی - برشی و شکل ظاهری جوش دارا می¬باشد. پارامترهای بهینه جوشکاری شامل سرعت دورانی 1000 دور بر دقیقه، سرعت خطی 20 میلیمتر بر دقیقه و زاویه کلگی 1 درجه به دست آمد.

آنالیز متالورژیکی شکست خستگی در پره توربین بخار لحیم سخت شده

محمود سمیع زاده

در این مقاله علت شکست پره ردیف 17 یک توربین بخار 5/82 مگاواتی که سبب آسیب هایی به محفظه داخلی توربین و تجهیزات مجاور پره نیز شده، مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور تعیین علت شکست و جلوگیری از حوادث مشابه، بررسی های مختلف متالورژیکی و مکانیکی شامل آنالیز ترکیب شیمیایی، متالوگرافی و بررسی ریز ساختاری، شکست نگاری به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی و سختی سنجی و آزمون کشش روی آن انجام گرفت. نتایج اولیه نشان داد که آلیاژ به کاررفته دارای مشخصات ترکیب شیمیایی، ریزساختاری و خواص مکانیکی در محدوده قابل قبول می باشد و شکست پره براثر افت خواص متالورژیکی و مکانیکی حین سرویس صورت نگرفته است. نتایج حاصل از شکست نگاری، خستگی دور بالا را مکانیزم اصلی شکست پره معرفی کرده و نشان می دهد که ترک خستگی از ناحیه مجاور سوراخ مربوط به سیم مستهلک کننده ارتعاشات و از محل لحیم کاری سخت سیم به پره، به علت کیفیت نامناسب و اتصال ناقص لحیم سخت و تمرکز تنش ناشی از سوراخ، جوانه زده است که درنهایت با رشد و رسیدن به اندازه بحرانی، شکست ناگهانی پره رخ داده است.

تاثیر رزوه پین ابزار برروی جریان مواد و خواص مکانیکی در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ 6065 آلومینیوم و مس خالص

رحیم نریمانی

اتصال فلزات غیر همجنس با کیفیت و خواص مکانیکی مطلوب از مشکلات مهم و اساسی صنعت می باشد. یکی از روشهای بسیار پر کاربرد جهت رفع این مشکل، فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی می باشد. در این مقاله با استفاده ازدو هندسه متفاوت پین ، به شکل های استوانه ای و رزوه دار، به بهینه سازی پارامترهای موثر فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیم سری 6065 به مس خالص جهت دستیابی به بیشترین حالت ترکیب، ایجاد حالت کامپوزیتی و استحکام کششی پرداخته شده است. جهت انجام این پژوهش سرعت دورانی ابزار 1130 دور بر دقیقه، سرعت پیشروی 24 ،40 و 65 میلیمتر بر دقیقه، عمق نفوذ 3/0 میلیمتر و زاویه انحراف ابزار 3 درجه انتخاب گردید. نتایج حاصل نشان داد که در پارامترهای ثابت جریان داخلی مواد توسط پین رزوه ای بهتر از پین ساده است. بر اساس نتایج بدست آمده، با کاهش سرعت پیشروی ابزار می¬توان استحکام اتصال را افزایش داد. نتایج حاصل از تست کشش نشان داد که بیشینه استحکام اتصال تولید شده با پین رزوه¬ای حدود 345 مگاپاسکال با ازدیاد طول 6/2 میلیمتر و اتصال تولید شده با پین ساده حدود 272 مگاپاسکال و ازدیاد طول 2/2 میلیمتر بود که در سرعت دورانی 1130 دور در دقیقه و سرعت خطی 24 میلیمتر بر دقیقه حاصل شد.

تأثیر ارتعاش هارمونیک در حین جوشکاری GMAW روی خواص مکانیکی و ریزساختار آلیاژ آلومینیوم 321H-5083-AA

علیرضا ابراهیمی

در تحقیق حاضر اثر ارتعاش محدوده رزونانس (تحت فرکانس Hz 75) در حین جوشکاری GMAW آلیاژ آلومینیوم
321H-5083-AA مورد بررسی قرار گرفت. نیروی ارتعاشی اعمالی در حدود N 2200 - 850 بوده و سایر پارامترهای جوشکاری ثابت در نظر گرفته شدند. بررسی استحکام کششی و همچنین سختی¬سنجی نمونه¬های جوشکاری شده انجام شد. همچنین سطوح شکست نمونه¬ها بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش نیروی ارتعاش، استحکام کششی و استحکام شکست نمونه¬های جوشکاری شده در مقایسه با نمونه جوشکاری شده بدون ارتعاش به ترتیب در حدود 3 و 9 درصد افزایش یافته است. در نمونه جوشکاری شده بدون اعمال ارتعاش، اندازه متوسط دانه-ها در حدود µm 200 و عرض ناحیه متأثر از حرارت در حدود µm 1800 است. در حالیکه با اعمال ارتعاش در حین جوشکاری و با افزایش نیروی ارتعاش از N 850 به N 2200، اندازه متوسط دانه¬ها به حدود µm 75 کاهش یافته و نیز وسعت ناحیه متأثر از حرارت از حدود µm 1000 به µm 700 ، یعنی در حدود 44 الی 61 درصد کاهش یافت.