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.

اتصالات فولادها به آلیاژهای آلومینیوم امروزه به‌منظور کاهش مصرف سوخت و سهولت حمل‌ونقل بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این اتصالات از صنایع هسته ای، هوافضا و دریایی تا صنایع خودرو و آشپزخانه استفاده می شوند. از آن جا که در تحقیقات پیشین جوشکاری های ذوبی روش های مناسبی برای این اتصالات گزارش نشده اند. ازاین‌رو، گرایش به سمت استفاده از روش های حالت جامد از جمله جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی افزایش یافته است. با این حال، استفاده از این روش نیاز به شناخت کافی از نحوه سیلان دو ماده، تغییرات دمایی و همچنین پیش بینی مورفولوژی اتصال دارد. در این تحقیق با استفاده از روش المان محدود مدلی حرارتی از توزیع دما ساخته شده و نتایج آن بصورت حل پیوسته با حل دینامیک سیالات محاسباتی استفاده گردید. درنتیجه سرعت سیلان ماده، نرخ کرنش و گرانروی دینامیکی در هر نقطه بدست آمد. بعلاوه، مورفولوژی اتصال با استفاده از روش سطح تراز پیش بینی گردید. نشان داده شد که سیلان مواد به شدت به دما و نرخ کرنش وابسته است
از این رو سرعت چرخشی تاثیر بسزایی در سیلان ماده دارد. بعلاوه آفست به سمت آلومینیوم خواص مورفولوژی بهتری را در منطقه اغتشاش ایجاد می نماید.

جوش پذیری فولادهای پرکربن با توجه به درصد بالای کربن در آنها و احتمال تشکیل ساختار مارتنزیت در منطقه جوش بسیار ضعیف می باشد. در این پژوهش، جوشکاری نقطه ای مقاومتی فولاد پر کربن یوتکتوئیدی ۱۰۷۵ از جنبه های مختلف به صورت تجربی و شبیه سازی عددی مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد. اثر جریان جوشکاری به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای اثرگذار در فرآیند جوشکاری نقطه ای مقاومتی بر مود شکست و خواص مکانیکی و ابعاد دکمه جوش با آزمایش های تجربی و شبیه سازی های عددی تحلیل می شود. نتایج نشان می دهند که با افزایش جریان جوشکاری، اندازه دکمه جوش افزایش یافته و متناسب با آن مود شکست از حالت فصل مشترکی به محیطی تغییر پیدا می کند. 

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 صنایع سنگین از انواع جوش ذوبی برای اتصال استفاده می‌شود. اما اعوجاج‌های جوشی، گاهی سبب بروزمشکلاتی مثل جفت نشدن قطعات روی یکدیگر در حین عملیات مونتاژ می‌شوند که این امر موجب افزایش هزینه تولید برای بر‌طرف کردن عیب می‌شود. از این‌رو لازم است تا برای بهبود کیفیت قطعه و همچنین کاهش هزینه‌ها، اعوجاج ناشی از جوش پیش‌بینی شده و کاهش یابد. در این مطالعه در ابتدا روش تغییر شکل ذاتی برای پیش‌بینی اعوجاج در سازه‌های بزرگ معرفی می‌گردد. در ادامه یک پانل نسبتا بزرگ، در نرم افزار المان محدود انسیس شبیه‌سازیو اعوجاج آن اندازه‌گیری می‌شود. صحت پاسخ‌ها با نمونه تجربی سنجیده شده. سپس یک توالی جوشکاری بهینه برای ایجاد کمترین مقدار اعوجاج ارائه می‌گردد.

در این مقاله تاثیر پارامترهای جوشکاری اصطکاکی (فشار فورج و زمان جوشکاری) بر شکل ظاهری و خواص مکانیکی اتصال فولاد HNV۳ به سوپرآلیاژ Nimonic ۸۰A را نشان می دهد. بدین منظور دو میله با قطرهای ۲۰ میلیمتر از هر دو آلیاژ آماده شده و با پارامترهای مختلف (فشار فورج و زمان جوشکاری) با استفاده از روش جوشکاری اصطکاکی سربه سر به یکدیگر متصل شده اند. آزمون کشش برای مشخص شدن تاثیر پارامترهای جوشکاری بر روی نمونه ها انجام شده است و مشخص شده که با انتخاب درست پارامترهای جوشکاری، استحکام نهایی اتصال بین HNV۳ و Nimonic ۸۰A در مقایسه با مواد پایه افزایش یافته است.

این پژوهش با هدف ارزیابی خواص مکانیکی و رفتار خوردگی اتصال جوشکاری اصطکاکی –اغتشاشی شده (FSW) ورق فولاد A۵۱۷(B) صورت گرفت. پس از دستیابی به اتصال FSW شده با ریزساختار بهینه حاوی کمترین مقدار مارتنزیت، مشخصات اتصال از جنبه خواص مکانیکی و رفتار خوردگی مورد ارزیابی قرار گرفت. از این رو پس از شناسایی فازی به کمک بررسی‌های ریزساختاری SEM و پراش سنجی پرتو ایکس (XRD)، خواص مکانیکی اتصال با استفاده از ریزسختی سنجی ویکرز و آزمون کشش عرض جوش، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. ریزسختی سنجی افزایش جزیی سختی ناحیه اغتشاش (SZ) را در مقایسه با فلز پایه (BM) نشان می‌دهد؛ اگرچه کاهش حدود ۱۷ درصدی سختی در ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) محسوس‌تر است. این افت سختی در HAZ به صورت افت استحکام کششی پدیدار شد و کاهش حدود ۱۲ درصدی استحکام نهایی و ۱۹ درصدی استحکام تسلیم جوش را در مقایسه با BM به دنبال داشت. این افت را می‌توان به ایجاد فرابازگشت در ریزساختار اولیه فلز پایه حاوی مارتنزیت و بینیت ارتباط داد. بررسی تصاویر میکروسکپی الکترونی روبشی از سطح شکست نمونه کشش، یک توزیع بای-مودال از دیمپل‌های کوچک و بزرگ را نشان می‌دهد که از نرمی‌HAZ و تفاوت در سایز ریزحفرات حکایت دارد. تحلیل رفتار خوردگی اتصال در محیط آب حاوی ۵/۳ درصد وزنی کلرور سدیم نشان داد که هیچ لایه رویین و پایداری مانع از روند انحلال تشکیل نشده است. رفتار خوردگی مناطق مختلف SZ و فلز پایه، حاکی از نرخ خوردگی نسبتاً مشابه این دو ناحیه است.  اختلاف حدود ۵۰mv پتانسیل خوردگی SZ و BM نشان می‌دهد در شرایط خوردگی گالوانیکی، این اختلاف پتانسیل نسبتا زیاد می‌تواند مقاومت به خوردگی ضعیف‌تری را برای BM پدید آورد.   

در این پژوهش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ورق فولادی IF به ضخامت ۷/۰ میلیمتر به صورت لب روی هم مورد بررسی قرار می‌گیرد. بدین منظور خواص مکانیکی اتصالات و همچنین تغییرات ریزساختاری آنها مطالعه می شوند. نتایج نشان می دهند که با افزایش سرعت دورانی و کاهش سرعت پیشروی ابزار، استحکام شکست اتصالات جوشکاری شده افزایش می یابد. نتایج مربوط به مطالعات بافت شناسی نیز نشان می دهند که با انجام عملیات جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی فولاد IF، تغییری در مؤلفه های بافت ایجاد نمی شود. عدم تغییر در مؤلفه های بافت را می توان به انرژی نقض در چیده شدن زیاد فولاد IF و در نتیجه وقوع تبلور مجدد دینامیکی شدید در حین انجام فرایند نسبت داد. نتایج نشان می دهند که با افزایش سرعت دورانی ابزار از ۹۰۰ تا ۱۴۰۰ دور بر دقیقه، نیروی نهایی شکست اتصالات حاصل از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی افزایش می یابد. همچنین از نتایج استنباط می شود که با افزایش سرعت پیشروی ابزار از ۵۰ تا ۱۶۰ میلیمتر بر دقیقه، نیروی نهایی شکست اتصالات کاهش می یابد. در نهایت، از نتایج این مقاله ثابت می شود که در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ورق های فولادی IF با ضخامت ۷/۰ میلیمتر، بیشترین نیروی شکست اتصالات جوش در سرعت دورانی ۱۴۰۰ دور بر دقیقه و سرعت پیشروی ۱۰۵ میلیمتر بر دقیقه بدست می آید.

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.

اتصال  تیتانیوم خالص تجاری و آلیاژ آلومینیوم ۵۰۸۳ در سرعت دورانی ۱۱۲۰ دور بر دقیقه و سرعت پیش‌روی ۵۰ میلیمتر بر دقیقه به صورت لب به لب توسط جوشکاری هم‌زن اصطکاکی با موفقیت در این تحقیق انجام شده است. میکرو ساختار، سختی و آزمون کشش بر روی اتصال مورد بررسی قرار گرفت. ناحیۀ جوش به صورت مخلوطی کامپوزیتی از ذرات آلومینیوم و تیتانیوم می‌باشد که این ذرات نقش مهمی در افزایش سختی و استحکام کششی ایفا می‌کند. همچنین ناحیۀ جوش دارای سه ناحیه می‌باشد. سختی در ناحیۀ جوش برابر ۴۸۰ ویکرز می‌باشد بدین معنی که سختی در این ناحیه نسبت به فلز پایه تیتانیوم و آلومینیوم به ترتیب ۱۶% و ۶۰% افزایش یافته است که به خاطر ترکیب بین فلزی تیتانیوم- آلومینیوم ایحاد شده در ناحیۀ جوش می‌باشد.

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.

تحقیقات اخیر معطوف به توسعه فولادهایی موسوم به فولادهایTRIPشده‌اند که هر دو مؤلفه استحکام و چقرمگی را هم‌زمان به مقدار مورد قبولی دارا است.با توسعه این فولادها ، نیاز به جوشکاری با مقدار فلز جوش کمتر و استحکام مناسب احساس می‌شود.به همین خاطر تحقیق حاضر به بررسی اثر حرارت ورودی در جوشکاری لیزر فیبر بر روی ابعاد فلز جوش، ریزساختارو سختی جوش حاصله در نوع خاصی از فولاد TRIP موسوم به فولاد δ-TRIP با مقدار کربن ۰,۴% و مقدار آلومینیوم ۴ % پرداخته است.جوشکاریbead on plate در سه حرارت ورودی مختلف ۲۸،۶۰ و ۸۰ ژول بر میلی متر انجام‌شده و اثر آن روی ریزساختار و سختی حاصل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش حرارت ورودی، نرخ سرد شدن کاهش‌یافته و این عامل باعث پایداری مقدار بیشتری از فاز نرم فریت دلتا می‌شود که درنتیجه‌ی آن مقدار سختی فلز جوش کاهش یافته و بنابراین اختلاف سختی بین فلز پایه و فلز جوش تعدیل می‌یابد.

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 مقاله اثر نانو ذرات بوهمیت جذب سطحی شده با اسیدبوریک(BNBA) بر نفوذ جوش ناشی از جوشکاری زیرپودری مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای شدت جریان جوشکاری، ولتاژ، سرعت جوشکاری، فاصله نازل تا قطعه کار و همچنین ضخامت نانو ذرات به عنوان پارامترهای ورودی در نظر گرفته شدند و مدل سازی نفوذ جوش با استفاده از یک شبکه عصبی پرسپترون چند لایه صورت گرفت. به منظور آموزش شبکه عصبی،۷۰ درصد داده های آزمایشی بدست آمده از طراحی آزمایش مرکب مرکزی چرخش پذیر استفاده گردید. عملکرد شبکه نشان می دهد که ارتباط خوبی بین داده های آزمایشی و داده هایی که ازشبکه به دست آمده اند وجود دارد.بنابراین می توان گفت که شبکه عصبی می‌تواند با دقت بالایی تاثیر ورودی ها را بر خروجی مورد نظر که میزان نفوذ جوش می باشد، پیش بینی نماید.

در این تحقیق فولاد پایه ی ۴۲۰ مارتنزیتی با استفاده از فلز پرکننده های مختلف L۳۰۸ ER، L۳۰۹ ER، ۴۲۰ ER با استفاده از روش جوشکاری GTAW جوشکاری شد. سپس خوردگی این فولادها در محیط ۵/۳% کلرید سدیم با حضور و بدون حضور گاز دی اکسید کربن توسط آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که جوش های حاصل از فلز پرکننده L۳۰۸ ER و L۳۰۹ ER مقاومت بالای خوردگی را به علت بالاتر بودن مقدار کروم از خود نشان دادند و همچنین فولاد زمینه ۴۲۰ در منطقه متاثر از حرارت دچار حساسیت شده است. همچنین حضور گاز دی اکسید کربن می تواند پتانسیل حفره دار شدن را در تمامی نمونه ها پایین آورد. به علاوه این گاز محلول را اسیدی کرده و پتانسیل خوردگی را تا مقادیر ۵۰۰- میلی ولت نسبت به الکترود مرجع کالومل پایین می آورد و جریان رویینگی را نیز در تمامی نمونه های فولاد زنگ نزن افزایش می دهد.

در این مقاله، فرآیند جوشکاری نقطه ای مقاومتی فولاد زنگ نزن ۲۰۱ به صورت تجربی مطالعه می شود. بدین منظور، اثر جریان جوشکاری بر کیفیت جوش بررسی شده و روابط بین جریان جوشکاری و مشخصات ناحیه ذوب مورد بررسی قرار می گیرند. به منظور برآورد خواص مکانیکی شامل ماکزیمم نیرو و مود شکست، تست کشش ـ برش جوش های نقطه ای انجام می شود. بررسی های سختی و ریزساختاری نیز به منظور مطالعه اثر جریان جوشکاری بر ویژگی های اتصالات جوشکاری شده انجام می شوند. نتایج نشان می دهند که استحکام جوش های
نقطه ای فولاد زنگ نزن ۲۰۱ با افزایش جریان جوشکاری افزایش می یابد. انتقال مود شکست از مود فصل مشترکی به مود محیطی و سپس مود محیطی همراه با پارگی ورق در حین تست های کشش ـ برش جوش به صورت تجربی و تحلیلی بررسی می شود. از نتایج استنباط می شود که افزایش در جریان جوشکاری سبب تغییر مود شکست از فصل مشترکی به مود شکست محیطی به دلیل افزایش در اندازه ناحیه ذوب (اندازه دکمه جوش) می شود. همچنین مشاهده می شود که افزایش در اندازه ناحیه ذوب با افزایش ظرفیت تحمل نیروی جوش های نقطه ای مقاومتی همراه می باشد. حداقل اندازه ناحیه ذوب به منظور اطمینان از دستیابی به مود شکست محیطی نیز با استفاده از یک مدل تحلیلی برآورد می شود.