مجله علمی-پژوهشی علوم و فناوری جوشکاری ایران

در پژوهش حاضر به بررسی خواص مکانیکی و ریزساختار ورق‌های فولاد زنگ نزن گرید L316 جوش داده شده به روش جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای با استفاده از لایه واسط مس پرداخته شد. در همین راستا دو حالت، یکی بدون استفاده از لایه واسط و دیگری با استفاده از لایه واسط مس در جریان‌های مختلف اتصال داده شدند. به منظور انتخاب جریان بهینه برای هر دو نوع اتصال ابتدا آزمون کشش انجام شد. پس از آن بررسی‌های ریزساختاری، ارزیابی‌های ریزسختی، توزیع عنصری و حالت شکست بر روی نمونه‌های بهینه انجام شد. بنابر نتایج بدست آمده با افزایش جریان الکتریکی حرارت ورودی در حوضچه جوش تا حد مناسبی بالا رفته و خواص مکانیکی با ریزتر شدن دانه‌های ناحیه جوش بهبود یافته است. همچنین بدلیل بهینه بودن جریان الکتریکی در هر دو نمونه "با و بدون" لایه واسط، هر دو نمونه دچار شکست محیطی شدند که نشان از استحکام بالای فصل مشترک و نقطه جوش آن‌ها دارد. تغییرات ترکیب شیمیایی در نواحی مختلف جوش ناچیز بوده و توزیع عناصر در تمامی نواحی یکنواخت گزارش شد. همچنین بیشترین سختی با حرکت از سمت فلز پایه به سمت مرکز جوش به فلز جوش اختصاص داشت و سپس به ترتیب فلز پایه و ناحیه متاثر از حرارت قرار داشتند. با نتایج بدست آمده از بررسی‌های ریزساختاری نیز مطابقت داشت.

امروزه در دنیا به منظور دستیابی هم‌زمان به خواص چند آلیاژ متفاوت در کاربردهای مهم نظیر خودروسازی و دریایی، استفاده از روش روکش‌کاری سطح مرسوم است. پوشش‌دهی به روش جوشکاری (روکش‌کاری) یکی ازروش‌های پراستفاده در اصلاح سطح قطعات و ورق‌های فلزی در صنعت است. فولاد کم‌آلیاژ  AH36 یک از فولادهای مورد استفاده در صنعت کشتی‌سازی به شمار می‌رود که به جهت چقرمگی و مقاومت به خوردگی خوب، شهرت فراوانی در بین سایر فولادهای مورد استفاده در این صنعت پیدا کرده است. در این تحقیق به‌منظور بهبود خواص خوردگی این فولاد، فرایند روکش‌کاری به روش جوشکاری قوسی تنگستن با گاز محافظ با استفاده از سیم‌جوش از جنس مس/نیکل انجام شد. سپس دو نمونه از قسمت‌های با و بدون روکش تحت عنوان فلزپایه و فلزجوش تهیه شده و مورد بررسی‌های ریزساختاری و خوردگی قرار گرفت. نتایج حاصل حاکی از افزایش اندازه دانه در منطقه متأثر از حرارت نمونه  فلزجوش و به دنبال آن کاهش خواص مکانیکی بود. آزمون پلاریزاسیون سیکلی نشان داد که فلز پایه حساسیت بالاتری به خوردگی حفره‌ای نسبت به فلز جوش دارد. همچنین، فلزجوش تمایل بالاتری برای ترمیم مجدد حفرات از خود نشان داد. نتایج آزمون امپدانس الکتروشیمیایی الکتروشیمیایی نشان داد که نمونه فلزپایه و فلزجوش مدار معادل تک حلقه‌ای دارند. قطر حلقه نایکوییست بزرگتر فلزپایه نسبت به فلزجوش نشان‌دهنده رفتار بهتر خوردگی یکنواخت فلزپایه نسبت به فلزجوش بود.

فرایند ساخت افزایشی قوسی سیمی (WAAM) به‌عنوان یکی از روش‌های کارآمد تولید قطعات فولاد زنگ‌نزن آستنیتی با ابعاد بزرگ، به‌دلیل نرخ رسوب بالا و هزینه نسبتاً پایین مورد توجه قرار گرفته است؛ با این حال، گرادیان‌های حرارتی شدید و چرخه‌های حرارتی تکرارشونده در این فرایند می‌توانند منجر به ناهمگنی ریزساختاری و ناهمسانگردی خواص مکانیکی شوند. در پژوهش حاضر، دیواره‌هایی از فولاد زنگ نزن 316L به روش WAAM و با کنترل پارامترهای اصلی فرایند شامل جریان و ولتاژ، سرعت پیشروی مشعل و نرخ تغذیه سیم جوش تولید گردید. در این پژوهش، رفتار انجمادی، تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی فولاد زنگ‌نزن 316L تولیدشده به روش ساخت افزایشی قوسی سیمی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ریزساختاری نشان داد که ساختار نهایی شامل زمینه γ-آستنیتی به‌همراه حدود 8/5 درصد δ-فریت است. آزمایش کشش بیانگر دستیابی همزمان به استحکام و شکل‌پذیری بالا بود. نمونه‌های استخراج‌شده در جهت عمود بر راستای ساخت دارای استحکام کششی نهایی حدود 569 مگاپاسکال، استحکام تسلیم 378 مگاپاسکال و ازدیاد طول نسبی تقریبی 69 درصد بودند. میزان ناهمسانگردی مکانیکی حدود 7/5 درصد برآورد شد که به رشد جهت‌دار دانه‌های ستونی نسبت داده می‌شود. شکل‌پذیری بالاتر نسبت به فولادهای ریختگی متعارف به حضور زمینه کاملاً آستنیتی، مقدار کنترل‌شده δ-فریت، ریزساختار دندریتی اصلاح‌شده و اثر بازپخت موضعی ناشی از رسوب لایه‌های متوالی مرتبط می گردد. اندازه‌گیری ریزسختی در امتداد ارتفاع ساخت، کاهش تدریجی سختی را با افزایش فاصله از زیرلایه نشان داد که ناشی از درشت‌شدن دانه‌ها در اثر تجمع حرارت و کاهش نرخ سرمایش در لایه‌های بالاتر است. در مجموع، نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که فرایند WAAM قابلیت تولید فولاد زنگ‌نزن 316L با ترکیبی متعادل از استحکام و شکل‌پذیری بالا را داراست، مشروط بر آن‌که کنترل مناسبی بر رفتار انجمادی و تاریخچه حرارتی اعمال شود. یافته‌های این پژوهش می‌تواند به‌عنوان مبنایی برای بهینه‌سازی ریزساختار و کاهش ناهمسانگردی در کاربردهای صنعتی ساخت افزایشی مورد استفاده قرار گیرد.