مجله علمی-پژوهشی علوم و فناوری جوشکاری ایران

فولادهای ساده کربنی با توجه به ارزان بودن آن‌ها کاربردهای مختلفی در صنعت دارند ولی خواص مکانیکی و مقاومت سایشی مطلوبی ندارند. اعمال پوشش‌های سخت و مقاوم به سایش کارایی و حوضه کاربرد آن‌ها را افزایش می‌دهد. پوشش کلمونوی۶ (Colmonoy6) از جنس سوپر آلیاژهای پایه نیکل می‌باشد که باعث افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش، فرسایش و خوردگی سطح می‌شود. هدف این پژوهش بررسی خواص سایشی روکش سخت و مقاوم به سایش کلمونوی۶ بر روی زیرلایه فولاد ساده کربنی می‌باشد. در این تحقیق روکش کلمونوی۶با استفاده از فرایند جوشکاری به دو روش قوس انتقالی پلاسما وقوس تنگستن و در شرایط یکسان انجام شد. خصوصیات ریزساختاری و رفتار سایشی نمونه‌ها در دماهای مختلف باهم مقایسه شدند. بررسی‌های ریزساختاری توسط میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی، و آنالیزهای فازی توسط آنالیز پراش پرتو ایکس صورت گرفت. آزمون سایش پین بر روی دیسک در سه دمای ۲۵، ۳۰۰ و ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد و با استفاده از پین سرامیکی آلومینایی انجام شد. بررسی‌های ریزساختاری روکش، تشکیل محلول جامد غنی از نیکل دندریتی، وترکیبات بورایدی و کاربیدی بین دندریتی در روکش‌ها که موجب افزایش سختی و بهبود مقاومت سایشی می‌شوند را تایید کردند. نتایج نشان داد که در هر دو روش روکش‌کاری، مکانیزم سایش در دمای اتاق از نوع سایش خراشان ملایم، در حالی‌که در دمای ۶۰۰ درجه، مکانیزم سایش از نوع تغییر شکل پلاستیکی است که بترتیب دارای عمق شیار سایشی در حدود ۳5-۳3 میکرون، و ۵5-۵0 میکرون می باشند. در هر دو روش، سختی روکش تقریبا عدد ۶۰۰ ویکرز را نشان داد که افزایش چند برابری نسبت به زیرلایه دارد. یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که عواملی به غیر از سختی در تعیین رفتار سایشی نقش بازی می‌کنند که از آن جمله می‌توان به پایداری ریزساختاری و توزیع فازها در دمای بالا اشاره کرد.

ساخت افزایشی سیم و قوس (WAAM) یکی از روش‌های نوین تولید قطعات به کمک فرایند جوشکاری قوسی با گاز محافظ است. در این پژوهش، ساخت دیواره نازک از فولاد زنگ‌نزن آستنیتی 316L با استفاده از فرایند WAAM مبتنی بر جریان اینترپالسی انجام شده و یک دیواره در ۲۵ لایه و تحت دو استراتژی متفاوت، با الگوی حرکت رفت و برگشتی مشعل، ساخته شد. بر اساس مقادیر کروم معادل و نیکل معادل و با بهره‌گیری از نمودار شفلر، پیش‌بینی شد که انجماد ریزساختار در ناحیه آستنیت-فریت (AF) رخ می‌دهد. همچنین بررسی ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ نوری و پراش پرتو ایکس، وجود زمینه آستنیتی در کنار دندریت‌های فریتی (در حدود ۵ درصد) را تأیید کرد. نتایج آزمون کشش نشان داد که نمونه‌های استخراج‌شده در جهت عمودی با میانگین استحکام کششی ۴۵۴ مگاپاسکال، نسبت به نمونه‌های افقی با استحکام کششی ۴۳۶ مگاپاسکال، حدود ۱۲ درصد نرخ کرنش بیشتری دارند.  مشاهدات حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی روی فرورفتگی‌های ریز و درشت سطح شکست نمونه‌های کششی نشان داد که مکانیزم غالب شکست، از نوع نرم می‌باشد. سختی دیواره نازک تولیدشده در بازه ۲۰۰ تا ۲۶۵ ویکرز، با میانگین ۲۳۴ ویکرز، اندازه‌گیری شد.

جوشکاری یکی از روش‌های تعمیر سطحی چدن‌ها ‌می‌باشد. در این پژوهش تعمیر سطحی چدن خاکستری نخستین بار توسط روش‌ جوشکاری قوس-فلز با سیم جوش ER70S-6 تحت جریان اینترپالسی، حرارت ورودی 393J/mm و رقت 17 درصد انجام شده است. همچنین جهت مقایسه نتایج، دو مورد نمونه با الکترود روپوش‌دار ENi-CI و E6013 جوشکاری شد. مطالعات ریزساختاری نشان داد که ریزساختار فصل مشترک نمونه از مارتنزیت با تیغه‌های ظریف و بینیت بالایی تشکیل شده است. علی‌رغم وجود فاز کاربید آهن (Fe₃C) در کنار آهن آلفا (α-Fe) در ناحیه فصل مشترک، تشکیل ناحیه اختلاط ناقص با تیغه‌های بینیتی در زمینه فریتی منجر به افزایش چقرمگی و مانع از تشکیل ترک شده است. سختی نمونه ER70S-6 مشابه با نمونه E6013 در فصل مشترک در حدود 809 ویکرز به‎دست آمد که از سختی نمونه ENi-CI، 334 ویکرز بیشتر ‌می‌باشد. نتایج آزمون‌های پتانسیل مدار باز و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان دادند که نمونه ER70-CI با پتانسیل و جریان خوردگی 653mV- و 6/8μA/cm² نسبت به نمونه ENi-CI (622mV- و 8/9μA/cm²) مقاومت پلاریزاسیون بالایی داشته و در برابر خوردگی گالوانیک مقاوم‌تر است.