مجله علمی-پژوهشی علوم و فناوری جوشکاری ایران

---

آلیاژهای مغناطیسی FeCo-V به علت خواص مغناطیسی و مکانیکی عالی، از مهمترین آلیاژهای مغناطیسی مورد استفاده در موتورهای دوار با سرعت چرخش بالا محسوب می شوند. جوشکاری این دسته از آلیاژها با چالش بزرگی روبرو است چرا که در اثر حرارت ناشی از جوشکاری استحاله های فازی مختلف به شدت خواص مکانیکی و مغناطیسی اتصالات را تحت تأثیر قرار می دهد. در این پژوهش فویل هایFeCo-V به وسیله فرایندهای جوشکاری توسط پرتوهای لیزر و الکترونی به یکدیگر جوش داده شد. در ادامه، پس از توسعه روابط ریاضی بر اساس روش رویه پاسخ محدوده تغییرات پارامترهای هر دو فرایند به گونه ای مشخص گردید که هر یک از اتصالات دارای بیشینه انرژی تولیدی ممکن بوده و در عین حال از استحکام مکانیکی مطلوبی برخوردار باشد.

---

در این تحقیق  به بررسی ریز ساختاری و خواص مکانیکی جوش فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی UNS S۳۲۷۵۰ پرداخته شد. بدین منظور از روش قوسی تنگستن گاز و فلز پرکننده AWS ER۲۵۹۴ به قطر ۴/۲ میلی‌متر استفاده شد.به منظور بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی مجهز به پراش الکترون برگشتی استفاده شد. خواص مکانیکی توسط آزمون های ریز سختی و کشش بررسی شد.
بررسی های ریزساختاری مشخص کرد که فلز پایه حاوی دانه های کشیده شده آستنیت در زمینه فریت است. فلز جوش دارای ساختار ریختگی می باشد که آستنیت به صورت دندریتی در زمینه فریت قرار گرفته است.همچنین مشاهده شد در اثر جوشکاری درصد حجمی فریتِ منطقه ذوب  پس از جوشکاری از ۶۰(درصد فریت فلز پایه) به حدود ۵۰ درصد کاهش یافته است، که علت آن پایین   بودن نرخ سرد شدن به دلیل بالا بودن میزان حرارت ورودی در روش جوشکاری قوسی تنگستن گاز می باشد. آزمون ریز سختی بر روی نمونه ها  که به روش ویکرز انجام شد نشان داد که متوسط سختی فلز پایه در حدود ۲۸۵ ویکرز است؛ در صورتی که سختی در منطقه ذوب نمونه های جوشکاری شده  به علت افزایش درصد آستنیت تا ۲۵۰ ویکرز کاهش یافت. این در حالی که میزان سختی منطقه متأثر از حرارت به دلیل کاهش درصد حجمی آستنیت و نفوذ ترکیباتی همچون کاربید کروم در فاز فریت تا ۳۴۰ ویکرز افزایش نشان داد. نتایج حاصل از آزمون کشش مشخص کرد که در اثر افزایش حرارت ورودی استحکام کششی کاهش یافته است، که این موضوع به علت افزایش اندازه دانه ها در اثر افزایش حرارت ورودی است.

---

در این تحقیق به بررسی ریزساختار اتصال غیرهمجنس اینکولوی ۸۲۵ به فولاد زنگ نزن آستنیتی ۳۱۶L پرداخته شده است. بدین منظور از روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز پالسی و فلز پرکننده ۳۱۶L، اینکونل ۸۲ و اینکونل ۶۲۵استفاده شده است. نمونه ها پس از برش و آماده سازی، به روش جوشکاری قوسی تنگستن- گاز پالسی با جریان پیک ۲۲۰ و جریان زمینه ی ۱۱۰ آمپر جوشکاری انجام گرفت. در ادامه جهت بررسی ریزساختار؛ جوش های حاصل متالوگرافی شده و آنالیز طیف سنجی تفکیک انرژی (EDS) استفاده شد.خواص مکانیکی قطعات جوشکاری شده با آزمون  کشش مورد بررسی قرار گرفت. ریزساختار جوش در تمامی نمونه ها به صورت آستنیتی همراه با رشد دندریت های ستونی و هم محوربود. فلز جوش اینکونل ۶۲۵ دارای ظریف ترین ساختار دندریتی بود. بررسی‌های آزمون کشش نشان داد که شکست همه ی نمونه ها به صورت نرم و با درصد ازدیاد طول بالا اتفاق افتاد در این میان بیشترین استحکام کششی نمونه ی جوشکاری شده مربوط به فلز پرکننده  اینکونل۶۲۵ به مقدار ۶۱۰ مگا پاسکال و درصد ازدیاد طول ۴۸ درصد بدست آمد.نتایج آزمون ریز سختی نشان داد که بیشترین و کمترین میزان سختی فلز جوش به ترتیب مربوط به فلز جوش اینکونل ۶۲۵  با میانگین سختی ۲۳۲ ویکرز و فولاد زنگ نزن ۳۱۶L با میانگین سختی ۲۲۴ ویکرز می باشد.

---

در این پژوهش به ارزیابی ریزساختاری و ارزیابی خواص مکانیکی مقطع جوش اصطکاکی اغتشاشی فولاد کم آلیاژ با استحکام بالا X-۶۰ توسط میکروسکوپ نوری وآزمون کشش و ریزسختی پرداخته شده است. هدف اصلی این بررسی برقراری ارتباط بین پارامترهای جوشکاری با خواص مقطع جوش بود به طوریکه جوشکاری با سرعت های چرخشی و خطی مختلف انجام شد. یافته‌های پژوهشی نشان داد تغییر پارامترهای جوشکاری و در نتیجه آن، تغییر درگرمای ورودی حین جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی تاثیر زیادی بر دمای بیشینه و نرخ سرد شدن داشته که موجب ایجاد ریزساختارهای فریتی و بینیتی در منطقه جوش شده که این تغییرات ریزساختاری موجب افزایش استحکام تسلیم  از  ۳۷۰MPa به میانگین۴۲۰MPa شد. همچنین انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی باعث افزایش سختی از ۲۲۰ ویکرز به میانگین ۲۸۰ ویکرز و توزیع یکنواخت آن در مقطع جوش شده است. حضور دیمپل ها در تصاویر حاصل از شکست نگاری حاکی از شکست نرم در اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی
می باشد.

---

ساختار ریزدانه ناحیه اغتشاش جوش اصطکاکی- اغتشاشی آلیاژهای آلومینیم در طی عملیات‌حرارتی پس از جوشکاری ناپایدار بوده و برخی دانه‌ها به‌صورت غیرعادی رشد می‌کنند. در این تحقیق، نحوه رشد غیرعادی دانه‌ها طی عملیات‌حرارتی ۶T جوش اصطکاکی- اغتشاشی آلیاژ آلومینیم ۷۰۷۵ و اثر آن بر خواص مکانیکی جوش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که در اثر عملیات‌حرارتی پس از جوشکاری در دمای C˚۵۱۰، ناحیه اغتشاش دچار رشد شدید دانه‌ها شده و دانه‌هایی نامنظم در مقیاس میلیمتری جایگزین دانه‌های ریز و هم‌محور اولیه موجود در حالت جوشکاری شده می‌شوند. عملیات‌حرارتی پس از جوشکاری علیرغم بهبود ۲۸‌% در استحکام کششی اتصال، موجب کاهش در ازدیاد طول کششی از حدود ۱۰‌% به ۵/۱% می‌شود. بعلاوه، رشد غیرعادی دانه‌ها در ناحیه اغتشاش موجب جابه‌جایی محل شکست از ناحیه متاثر از حرارت به ناحیه اغتشاش می‌شود.

---

در این پژوهش به بررسی رفتار خوردگی مقطع جوش فولاد زنگ‌نزن سوپر‌دوفازی UNSS۳۲۷۵۰ به روش قوسی تنگستن گاز محافظ و فلز پرکننده از جنس فولاد زنگ‌نزن دوفازی AWSER۲۵۹۴ در محیط اسیدی و حاوی یون کلر پرداخته شده است. ارزیابی ساختاری توسط میکروسکوپ‌های نوری و همچنین الکترونی و ارزیابی رفتار خوردگی توسط آزمون‌های پتانسیل مدار باز و پلاریزاسیون سیکلی انجام شد. یافته‌های پژوهش نشان داد که افزایش حرارت ورودی منجر به تغییر در توزیع عناصر آلیاژی، فقیر‌شدن نواحی اطراف مرز‌دانه به‌دلیل تشکیل فازهای بین‌فلزی و تغییر تعادل بین فاز آستنیت/فریت در مقطع جوش شده است. بر اساس آزمون پلاریزاسیون سیکلی، مقطع جوش و فلز پایه به‌دلیل حضور عناصر آلیاژی بالا دارای رفتار فعال- رویین می‌باشد و دارای مقاومت به خوردگی مطلوبی است. همچنین افزایش حرارت ورودی منجر به افزایش دانسیته جریان رویین‌شدن و کاهش پتانسیل حفره‌دار‌شدن شد، که علت آن را می توان به تغییر ریزساختار، توزیع و بالانس فازها و امکان تشکیل ترکیبات بین‌فلزی در منطقه جوش دانست.  

---

اتصال فاز مایع گذرای فولاد زنگ نزن دوفازی UNS S۳۲۷۵۰ به فولاد آستینتی زنگ نزن AISI ۳۰۴با استفاده از لایه میانی  BNi-۲در دمای ۱۰۵۰ ^oC و به مدت زمان ۴۵ دقیقه انجام شد. ریز ساختار اتصال با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز تفکیک انرژی بررسی شد. به منظور تخمین خواص مکانیکی اتصال از آزمون ریزسختی سنجی و استحکام برشی استفاده شد. در ناحیه ی اتصال هیچ گونه ترکیب یوتکتیکی مشاهده نشد که به معنای کامل شدن انجماد همدما بود. ناحیه ی اتصال از دو قسمت انجماد همدما و منطقه ی متاثر از نفوذ تشکیل شد. استحکام برشی اتصال حدود ۷/۰ استحکام برشی فولاد زنگ نزن دوفازی بود.بررسی سطوح شکست نشان داد که نمونه متصل شده در زمان ۴۵ دقیقه به صورت نرم شکسته بود.

---

خوردگی گالوانیکی از جمله پدیده های بسیار با اهمیت در صنایع نفت بویژه مقاطع جوش لوله های انتقال سیال می باشد. ازآن جا که خوردگی گالوانیکی وابستگی شدیدی به هندسه قطعه و نسبت سطوح کاتد و آند دارد، از این رو پیش بینی رفتار خوردگی گالوانیکی در تجهیزات صنعتی با اکتفا به داده های آزمایشگاهی قابل اطمینان نمی باشد. درنتیجه نیاز به شبیه سازی این پدیده  امری ضروری است.هدف از این پژوهش توسعه یک مدل عددی مبتنی بر المان محدود با استفاده از معادله ثانویه توزیع جریان به منظور پیش‌بینی رفتار خوردگی گالوانیکی منطقه جوش فولاد زنگ نزن دوفازیUNS S۳۲۷۵۰ می‌باشد. در این تحقیق، از دو روش جوشکاری قوسی تنگستن- گاز (GTAW) و اصطکاکی اغتشاشی (FSW) به منظور جوشکاری نمونه ها استفاده شد. ارزیابی رفتار خوردگی با آزمون پلاریزاسیون سیکلی در محلول ۵/۰ مولار H_۲SO_۴ طبق استاندارد
ASTM G۸ صورت گرفت و اطلاعات مورد نیاز جهت ساخت و اعتبارسنجی مدل تهیه شد. مدل المان محدود با استفاده از نرم افزار کامسول و حل معادلات دیفرانسیل ترمودینامیک خوردگی و سینتیک الکتروشیمیایی ساخته شد. نتایج نشان داد که کاهش حرارت ورودی موجب بهبود رفتار خوردگی گالوانیکی در منطقه اتصال می گردد. نتایج حاصل از شبیه سازی دانسیته جریان خوردگی گالوانیکی نشان داد منطقه جوش نمونه های جوشکاری شده به روش الکترود تنگستنی در مقایسه با نمونه های جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی دانسیته جریان خوردگی گالوانیکی بالاتری دارند.

---

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 Al۲O۳، 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.

---

در این تحقیق تاثیر عملیات حرارتی پس از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی روی اتصال غیرمشابه آلیاژهای T۶-۷۰۷۵ و T۴-۲۰۲۴ بررسی شد. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با پارامترهای سرعت چرخشی rpm ۱۱۴۰ و سرعت پیشروی mm/min ۳۲ 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 T۶-۷۰۷۵ و براساس فرآیند T۶-۲۰۲۴ 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 (۷۰۷۵) 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.  

---

تحولات ساختاری و سختی در فولاد پیشرفته استحکام بالا DP۵۹۰ به کمک میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بر روی نمونه‌های جوشکاری‌شده مقاومتی نقطه‌ای بررسی شده است. نمودار سختی مقاطع جوش توسط ریزسختی‌سنجی تهیه و پیک دمایی و توزیع حرارت به کمک نرم افزارAbaqus  شبیه‌سازی شد. نتایج نشان می‌دهد با توجه به دمای ایجادشده در هر منطقه دکمه جوش، منطقه تحت تاثیر حرارت و فلز پایه متفاوت دارای ریزساختار متفاوت هستند و این تفاوت بر سختی در مناطق مختلف تاثیرگذار است. حضور جزایر مارتنزیتی تمپرشده، با کسر حدود ۴۴ درصد در زمینه فریت در فلز پایه، ساختار عمدتاً مارتنزیتی در دکمه جوش و ساختار مارتنزیتی به همراه نواحی پراکنده‌ای از فریت در منطقه تحت تاثیر حرارت مشاهده شد. نتایج آزمون ریزسختی‌سنجی نشان‌دهنده تفاوت سختی در مناطق مختلف بود و هم‌چنین مشاهده شد که سختی در منطقه تحت تاثیر حرارت و فلز جوش افزایش یافته است. میزان سختی اندازه‌گیری‌شده در منطقه دکمه جوش، فلز پایه و منطقه تحت تاثیر حرارت، به ترتیب، حدود ۴۰۰، ۲۰۰ و ۴۵۰ ویکرز بود که با ساختارهای مشاهده شده مطابقت داشت.

---

در حال حاضر، بکارگیری فولادهای پیشرفته خودرویی در بدنه خودرو به عنوان یک استراتژی داغ و کاربردی در بسیاری از خودروسازهای بزرگ دنیا دنبال می شود. مطالعه جوش پذیری و چالش های جوشکاری این فولادها در فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای به عنوان فرآیند عمده اتصال در صنعت خودرو لازمه استفاده از قابلیت های برجسته مکانیکی این فولادها در بدنه خودرو است. این مطالعه می تواند نقش بسزایی در بهبود عملکرد مکانیکی جوش های مقاومتی نقطه ای از فولادهای پیشرفته خودرویی داشته باشد. بررسی ها نشان می دهد که این فولادها حین فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای با چالش های متعدد و متفاوتی مواجه اند که این مقاله سعی دارد این چالش ها و مکانیزم و علل رخداد آن‌ها و راهکارهای احتمالی جلوگیری یا مهار آن‌ها را مورد بحث و بررسی قرار دهد.

---

 

---

---