مجله علمی-پژوهشی علوم و فناوری جوشکاری ایران

هدف از پژوهش حاضر بررسی تأثیر پارامترهای جوشکاری پرتو الکترونی بر ریز­ساختار و خواص  مکانیکی اتصال فولاد زنگ­نزن رسوب سخت شونده 17-4PH و آلیاژ Ti-6Al-4V می­باشد. برای این منظور، جوشکاری این دو آلیاژ بدون لایه واسط و با لایه میانی مس با ضخامت­ 8/0 میلی­متر انجام شد. دو سرعت جوشکاری مختلف 7/0 و 9/0 متر بر دقیقه با چهار میزان انحراف پرتو (0، 2/0، 4/0 و 6/0 میلی­متر) از مرکز لایه میانی به سمت فولاد برای انجام آزمایشات استفاده شد. نتایج نشان می دهد که در امتزاج مستقیم تیتانیوم و فولاد، ساختار اتصال متشکل از ترکیبات بین فلزی TiFeو TiFe₂ +TiCr₂ با سختی بالا (در حدود  900 ویکرز) می باشد. در اتصال تیتانیوم و فولاد با استفاده از لایه میانی مس، ساختار اتصال در حوضچه جوش و سطح مشترک حوضچه جوش و فولاد  شامل  محلول جامد مس و ترکیبات بین فلزی TiFe₂ و در سطح مشترک حوضچه جوش و تیتانیوم شامل Ti+ Ti₂Cu، TiFe می باشد. سختی منطقه جوش در نمونه های جوشکاری شده با لایه میانی مس در حدود 400 ویکرز می باشد. بیشترین میزان سختی در سطح مشترک حوضچه جوش و آلیاژ تیتانیوم و همچنین در سطح مشترک حوضچه جوش و فولاد مشاهده می شود که به سبب حضور ترکیبات بین فلزی با سختی بالا در این مناطق می باشد. با افزایش سرعت جوشکاری و میزان انحراف پرتو، سختی کاهش می یابد که به دلیل کاهش ترکیبات بین فلزی ترد و شکننده در ساختار اتصال می باشد. نمونه جوشکاری شده با سرعت جوشکاری 9/0 متر بردقیقه و میزان انحراف پرتو 6/0 میلیمتر دارای بیشترین استحکام برشی معادل 160 مگاپاسکال بود.
 

هدف از پژوهش حاضر بررسی تأثیر پارامترهای جوشکاری پرتو الکترونی بر ریزساختار و خواص  مکانیکی اتصال غیرهمجنس فولاد زنگ‌نزن PH4-17 و آلیاژ Ti-6Al-4V می‌باشد. برای این منظور، جوشکاری این دو آلیاژ با لایه میانی مس با ضخامت 1 میلی‌متر انجام شد. دو سرعت جوشکاری مختلف 0/7 و 0/9 متر بر دقیقه با چهار میزان انحراف پرتو (0، 0/2، 0/4 و 0/6 میلی‌متر) از مرکز لایه میانی به سمت فولاد برای انجام آزمایش‌ها استفاده شد. نتایج نشان ‌می‌د‌هد که با استفاده از لایه میانی مس با ضخامت1 میلی‌متر، ترک‌های ناشی از تشکیل ترکیبات بین‌فلزی از حوضچه جوش حذف می‌شوند. در فصل مشترک بین تیتانیوم و حوضچه جوش در انحراف پرتوهای 0 و 0/2 میلی‌متر، محلول جامد مس و ترکیبات بین‌فلزی TiCu2 و در انحراف پرتوهای 0/4 و 0/6 میلی‌متر، محلول جامد مس و ترکیبات بین‌فلزی TiCu تشکیل می‌شود. در ناحیه حوضچه جوش در انحراف پرتوهای 0 و 0/2 میلی‌متر، ترکیبات بین‌فلزی TiCr2+TiFe2 و در انحراف 0/4 و 0/6 میلی‌متر، محلول جامد آهن (Fe-α)، محلول جامد مس و ترکیبات بین‌فلزی TiCu تشکیل می‌شوند. بیشترین میزان سختی در فصل مشترک حوضچه جوش و آلیاژ تیتانیوم و همچنین در سطح مشترک حوضچه جوش و فولاد مشاهده می‌شود که به سبب حضور ترکیبات بین فلزی با سختی بالا در این مناطق می‌باشد. با افزایش سرعت جوشکاری و میزان انحراف پرتو، میزان سختی کاهش می‌یابد که به دلیل کاهش ترکیبات بین فلزی ترد و شکننده در ساختار اتصال می‌باشد. با افزایش میزان انحراف پرتو از 0/4 میلی‌متر به 0/6 میلی‌متر در سرعت 0/7 متر بر دقیقه، استحکام برشی اتصال از 180 مگاپاسکال به 210 مگاپاسکال و در سرعت 0/9 متر بر دقیقه، استحکام برشی اتصال از 230 مگاپاسکال به 250 مگاپاسکال افزایش می‌یابد. نمونه جوشکاری شده با سرعت جوشکاری 0/9 متر بردقیقه و میزان انحراف پرتو 0/6 میلی‌متر دارای بیشترین استحکام برشی معادل 250 مگاپاسکال می‌باشد. شکست در تمامی نمونه‌ها در فصل مشترک بین حوضچه جوش و آلیاژ تیتانیوم  اتفاق می‌افتاد که نشان می‌دهد ضعیف‌ترین ناحیه در اتصال، این فصل مشترک می‌باشد.

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.