علوم و فناوری جوشکاری ایران
سال:1400 | دوره:7 | شماره:2 |تعداد مقالات:12

در این پژوهش اتصال آلیاژ آلومینیوم 1050 به فولاد ساده کربنی St14 از روش جوشکاری مقاومتی نقطه ای مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای متغیر در این فرآیند زمان نگه داری فک ها، توان دستگاه و نوع لایه واسط قرار گیرنده بین دو آلیاژ بود. از پودر آلومینیوم به عنوان لایه واسط استفاده شد. پس از جوشکاری، بررسی ظاهری، آزمون برش، بررسی ریزساختار و میکروسختی انجام شد. بررسی آنالیز EDS در منطقه جوش نشان داد که ترکیبات بین فلزی مختلفی مشاهده شد. ضخامت لایه های بین فلزی ایجاد شده به مدت زمان فرآیند جوشکارری و همچنین شدت جریان اعمالی در فرآیند بستگی داشت. نتایج آزمون برش نشان داد که بیشترین استحکام برشی در بین این گروه و همچنین در بین تمام نمونه های اتصال یافته مربوط به نمونه اتصال یافته در زمان 7 ثانیه و توان 5/2 کیلووات و لایه واسط حاوی 1/0 درصد بور (نمونه شماره 8) بوده است. نتایج آزمون میکروسختی نشان داد که بیشترین مقدار میکروسختی در مرکز جوش، مربوط به نمونه شماره 8 (نمونه اتصال یافته در مدت زمان 7 ثانیه و توان 5/2 کیلووات) به مقدار 98/116 ویکرز بوده است.

در تحقیق حاضر به بررسی رفتار خوردگی و تغییرات ریزساختاری ورق های آلومینیم سری 5000 و مس پس از فرآیند جوشکاری انفجاری پرداخته شده است. جوشکاری انفجاری بافاصله توقف ثابت و تغییر میزان بار انفجاری انجام شده است. از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی، میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترون روبشی استفاده شد. نتایج منحنی های پلاریزاسیون تافل نشان داده، کمترین سرعت خوردگی مربوط به نمونه با بار انفجاری 5/1 و بیشترین سرعت خوردگی مربوط به نمونه با بار انفجاری 5/2 بوده است. مقاومت به خوردگی نمونه با بار انفجاری 5/2 کمتر از نمونه با بار انفجاری 5/1 شده است که دلیل آن تغییر شکل پلاستیکی شدیدتر در فصل مشترک است. نتایج متالوگرافی نمایانگر موجی –گردابه ای شدن فصل مشترک در اثر افزایش بار انفجاری بوده است. نتایج آزمون امپدانس در نمونه های جوش شده نشان داده با موجی-گردابه ای شدن فصل مشترک مقدار n (پارامتر توان تجربی) کاهش یافته و نمونه با بار انفجاری 5/2 بیشترین میزان خوردگی را داشته است. بر اساس نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترون روبشی مشاهده شد که با افزایش بار انفجاری، به تدریج ضخامت لایه ذوب موضعی افزایش می ­یابد.

جوشکاری آلیاژهای آلومینیم به روش های متداول ذوبی منجر به ساختاری درشت دانه، عیوب اجتناب ناپذیر و نرم شدگی شدید در ناحیه جوش می شود. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با ابزار دوکی شکل تکنیکی از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی می باشد که به دلیل داشتن یک شانه اضافه، پتانسیل بالایی برای توسعه کاربردهای روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در صنایع دریایی، هوافضا و خودرو ایجاد کرده است. به منظور ارزیابی امکان اتصال همجنس آلیاژ آلومینیم 5083، ورق هایی به ضخامت 3 میلیمتر از این آلیاژها به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با ابزار دوکی شکل جوشکاری شدند. اثر متغیرهای مختلف فرآیند نظیر فاصله بین شانه ها، سرعت پیشروی و سرعت چرخش ابزار مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اتصال سالم در سرعت پیشروی mm/min 13 و سرعت چرخش ابزار rpm 1350 بدست می آید. نتایج آزمون کشش نشان داد که راندمان اتصال بدست آمده 5/94% است که از راندمان اتصال روش های ذوبی بیشتر و قابل مقایسه با راندمان اتصال با روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی معمولی است. ارزیابی میکروسکوپی سطح شکست نمونه های جوشکاری شده نشان داد که برای اتصال های همجنس، مکانیزم شکست غالب، شکست نرم می باشد.

در این تحقیق ورق آلیاژی Ti-6Al-4V با ضخامت یک میلی متر با طرح اتصال لب به لب توسط فرآیند جوشکاری قوس تنگستن-گاز با بهره­گیری از جریان پالسی (PCGTAW) و با استفاده از فلز پرکننده AMS 4954G جوشکاری شد. در این پژوهش، بررسی اثر فرکانس سیستم پالس بر ریزساختار و خواص مکانیکی با استفاده از میکروسکوپ نوری و آزمونهای سختی سنجی ویکرز و کشش انجام گرفت. در نمونه جوش بدون فرکانس بدلیل عدم استفاده از جریان پالس و نرخ سرد شدن کمتر حوضچه مذاب، تشکیل مقادیر زیادی فازهای نرم لایه­ای ویدمن اشتاتن در منطقه فلز جوش میسر می­گردد. در نهایت در این روش کمترین میانگین سختی برابر 341 ویکرز حاصل شد. نتایج آزمایش­ها نشان داد که بکارگیری جریان پالسی و افزایش فرکانس پالس تا 450 هرتز باعث افزایش نرخ سرد شدن حوضچه مذاب و به دنبال آن افزایش مقدار فاز مارتنزیتیα' بصورت سبدی شکل در ناحیه فلزجوش و در نهایت افزایش میانگین ریزسختی در این ناحیه می­گردد. به بیان دیگر استفاده از بیشینه فرکانس منجر به افزایش قابل توجه میزان سختی تا 367 ویکرز در ناحیه فلزجوش شد. در نهایت نیز با استفاده از آزمون کشش نشان داده شد که در همه نمونه­ها شکست از ناحیه فلز پایه رخ داده که این پدیده به دلیل کیفیت جوش بسیار مناسب نمونه ها بوده است.

در این پژوهش، اتصال لب به لب ورق آلیاژهای آلومینیوم 2024 و 7075 توسط فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی FSW انجام شد و اثر موقعیت ابزار به اندازه 1 میلیمتر از خط مرکزی اتصال به سمت پیشرونده (AS) و پسرونده (RS) در سه حالت (1+، 0، 1-) بر خواص ساختاری و مکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، آلیاژهای آلومینیوم 2024 و 7075 بترتیب بعنوان پیشرونده و پسرونده انتخاب شدند. در این روش اتصال، سرعت پیشروی 200 میلی متر بر دقیقه و سرعت چرخش ابزار 600 دور بر دقیقه انتخاب شد. بعد از انجام جوشکاری، ماکرو ساختار و ریزساختار مناطق مختلف جوش و سطوح شکست نمونه­ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. همچنین جهت ارزیابی خواص مکانیکی از آزمون های ریزسختی (ویکرز) و کشش استفاده شد. از ماکرو ساختار حاصله مشاهده شد که در هر سه حالت اتصال FSW سطح جوش عاری از عیب یا هر گونه نقص دیگر (عدم نفوذ، تخلخل و غیره) است. با تغییر موقعیت ابزار، مورفولوژی ریزساختار جوش از حالت همگن به حالت حلقه پیازی تغییر کرد. همچنین با تغییر موقعیت ابزار به سمت AS استحکام کششی به مقدار 5/17 درصد افزایش یافت ولی با تغییر موقعیت ابزار به سمت RS استحکام کششی به مقدار 3/13 درصد کاهش نشان داد. میزان سختی در تمامی نمونه­ها تقریبا یکسان بود ولی در ناحیه جوش بیشترین میزان سختی مشاهده شد. بنابراین نتایج کسب شده نشان داد که با تغییر موقعیت ابزار به سمت AS خواص مکانیکی نسبت به حالت بدون موقعیت و موقعیت به سمت RS بهبود یافت.

در این پژوهش به منظور اصلاح ساختار جوش حاصل از جوشکاری تعمیری آلیاژ ریختگی منیزیم AZ91Cو بهبود استحکام کششی، پارامترهای ورودی نظیر شدت جریان و دمای پیشگرم برای این آلیاژ بهینه­سازی و همچنین عملیات حرارتی T6 نیز بصورت مجزا جهت همگن نمودن ریزساختار و بهبود خواص قبل و بعد از جوشکاری اعمال گردید. با استفاده از آنالیز واریانس، صحت مدل ها بررسی و تحلیل شدند. از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی توزیع انرژی اشعه ایکس ) EDS(و آزمون کشش به منظور مشخصه یابی ریزساختار و خواص مکانیکی قطعات ترمیم شده استفاده شد. نتایج بررسی های ریزساختاری نشان داد که نمونه های 2 (نمونه هایی که قبل و بعد از جوشکاری تحت عملیات حرارتی T6 قرار گرفتند) دارای رسوبات پیوسته بوده که این رسوبات به دلیل قطع بیشتر صفحات لغزش و ایجاد موانع مستحکم تر در مسیر حرکت نابجایی ها، استحکام را تحت تاثیر خود قرار داده و در مقایسه با نمونه های 1 (نمونه هایی که تنها بعد از جوشکاری تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند) خواص مکانیکی بهتری از خود نشان دادند. با رسم گراف های سطح پاسخ و نمودارهای تراز، بیشترین مقدار استحکام کششی نمونه های 1 در دماهای پیشگرم 493 تا 513 کلوین و شدت جریان 80 تا 90 آمپر و برای نمونه های 2 در دماهای 513 تا 553 کلوین و شدت جریان 100 تا 110 آمپر مشاهده گردید.

اتصال فاز مایع گذرای فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304L با استفاده از لایه میانی آمورف BNi-2 انجام شد. ریزساختار اتصال با میکروسکوپ نوری (OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به سیستم آنالیز تفکیک انرژی (EDS) بررسی شد. تأثیر دمای اتصال (1110-1030 درجه سانتیگراد) بر ریزساختار و خواص خوردگی نمونه های اتصال یافته مورد مطالعه قرار گرفت. مقاومت به خوردگی الکتروشیمیایی نمونه­ های اتصال در محلول 3. 5% NaCl ارزیابی شد. مکانیزم تشکیل ریزساختار و توالی انجماد در ناحیه اتصال مورد بحث قرار گرفت. در ناحیه مرکزی اتصال بورایدهای غنی از نیکل و کروم، ترکیب Ni-Si-B و ذرات ریز Ni3Si در زمینه گاما نیکل شناسایی شدند. بررسی های ریزساختاری نشان داد که توالی انجماد این فازها به صورت + γ ← γ + L ← Lبوراید نیکل+ بوراید کروم + γ ← L +بوراید نیکل + بوراید کروم + ترکیب Ni-Si-B می باشد. بالاترین میزان مقاومت به خوردگی در نمونه اتصال در دمای 1070 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه مشاهده شد که قابل قیاس با فولاد زنگ­ نزن آستنیتی 304 اولیه است. این امر به ریزساختار ناحیه اتصال شامل مقدار ناچیزی ترکیبات یوتکتیک در ناحیه انجماد غیرهمدما نسبت داده می شود.

در این پژوهش اتصال هم جنس سیم های آلیاژ حافظه دار NiTi مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از سیم های آلیاژ حافظه دار NiTi با سطح مقطع دایره ای شکل و با ساختار مارتنزیتی در دمای محیط استفاده گردید. با استفاده از جوشکاری لیزر Nd: YAG ضربانی و بهینه سازی پارامترهای آن، یک اتصال سالم از نظر ظاهری و متالورژیکی به دست آمد و سپس اثر مدت زمان های مختلف اعمال پالس لیزر، بر خواص اتصال هم جنس این آلیاژ بررسی شد. ریزساختار حاصل، با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز شیمیایی(EDS) مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین نمونه های با زمان های مختلف اعمال پالس لیزر، تحت آزمون های مکانیکی کشش و میکروسختی سنجی ارزیابی شدند. با بررسی نتایج آزمون ها مشخص شد که گرمای ورودی بالاتر، سبب بزرگ تر شدن دانه ها، انحلال رسوبات، کاهش سختی و استحکام شکست در منطقه اتصال می گردد.

در این پژوهش، ریزساختارلایه روکش شده اینکونل 625 با استفاده از لیزر فیبری بر روی فولاد ASTM A575 مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا پارامترهای مختلف فرایند روکش­کاری لیزری از جمله دارا بودن کمترین میزان رقت، تخلخل و آمیختگی و نیز بهترین زاویه ترشوندگی برای یک نمونه بهینه تک پاس مشخص و سپس نسبت به انجام فرایند روکش­کاری اقدام شد. ریز ساختار روکش از راس آن تا زیر لایهبا استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی­ها نشان داد با توجه به نرخ سرد شدن متفاوت در فواصل مختلف، انواع ریخت دندریتیقابل مشاهده است. همچنین پوشش عاری از هرگونه حفره، تخلخل و ترک و ضخامت آن 9/0 میلیمتر(900 میکرومتر) می­باشد. نتایج حاصل از آنالیزهایفازی(XRD) و عنصری(EDS) نشاندهنده تشکیل فاز گاما و توزیع نسبتاٌ یکنواخت عناصر در پوشش می­باشد. این نتایج همچنیننشان دهنده آن است که تغییریدر ترکیب شیمیاییسطح زیرلایه در نزدیک فصل مشترک حاصل نشده است. نتایج سختی سنجی نیز نشان ­دهنده آن است که سختیازVHN325 در سطح روکش شروع و با یک شیب ملایم به سختی VHN135 در زیر لایه رسیده است. این شیب سختی را می­توان ناشی از سرعت­های سرد شدن و یا گرم شدن زیر لایه دانست.

در این پژوهش در راستای رفع مشکلات روش های جوشکاری ذوبی و افزایش استحکام، اتصال ورق های آلیاژهای آلومینیم 6061 و 2024 با استفاده از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی انجام شد و بهینه پارامترهای ممکن برای اتصال این دو آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. سرعت های متفاوت چرخش ابزار 565، 950، rpm 1500 برای اتصال این دو آلیاژ انتخاب شد. برای هر سرعت چرخش ابزار دو متغیر سرعت پیشروی، دو متغیر عمق فروروی و دو متغیر زاویه ابزار در نظر گرفته شد. آنالیز خواص مکانیکی اتصال های جوشکاری شده توسط بازرسی چشمی جوش و آزمون های کشش و میکروسختی صورت گرفت. ریزساختار منطقه جوش توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی مورد پایش قرار گرفت. نسبت قطر شانه به قطر پین از فاکتورهای مهم و کاربردی ابزار جوشکاری است و قطر شانه 3 برابر قطر پین انتخاب شد. در این پژوهش آلیاژ 2024 به عنوان آلیاژ سخت تر در سمت پیشرونده قرار گرفت. در نهایت استحکام کششی و سختی سنجی نمونه بهینه MPa300 و HV85 بدست آمد و رفتار سختی و استحکام کششی منطقه HAZ در سمت آلیاژ 6061 نسبت به بقیه مناطق پایین تر ارزیابی شد.

پژوهش حاضر به بررسی تأثیر زیرلایه چقرمه فولاد زنگ نزن آستنیتی و ترکیب شیمیایی الکترود پوشش دار روی خواص جوش فولاد H13 پرداخته است. ریزساختار فلزجوش در کلیه نمونه ها به صورت مارتنزیت همراه با فاز رسوبی کاربید کروم پراکنده در ساختار و در لایه واسطه مخلوطی از آستنیت و فریت اسکلتی بود. نتایج آزمون سختی سنجی نشان داد که سختی فلزجوش دارای زیر لایه فولاد آستنیتی از فلزجوش بدون زیر لایه حدود 240 ویکرز بیشتر است. مطابق نتایج آزمون خمش، استفاده از زیر لایه چقرمه باعث افزایش چقرمگی جوش، تحمل تنش خمشی بالاتر و ایجاد شکست نرم در قطعه می شود؛ بنابراین استفاده از زیر لایه چقرمه علاوه بر ایجاد انعطاف پذیری لازم در جوش، باعث افزایش سختی فلزجوش می شود.

صنعت جوش و بازرسی یکی از پرمخاطره ترین صنایع محسوب می شود. ارزیابی ریسک، یک روش منطقی برای بررسی پیامدهای بالقوه ناشی از حوادث احتمالی بر روی افراد، مواد، تجهیزات و محیط است. ارزیابی ریسک، میزان کارآمدی رویکردهای کنترلی موجود را مشخص نموده و داده های با ارزشی برای تصمیم گیری در زمینه کاهش ریسک، خطرات، بهسازی سیستم های کنترلی و برنامه ریزی برای واکنش به ریسک ها فراهم می نماید. مطالعات صورت گرفته پژوهش حاضر، منجر به شناسایی 13 نوع ریسک در دو بخش «ترک گرم و ترک سرد» گردید. اولویت بندی ریسک های شناسایی شده براساس میزان درجه اهمیت، توسط اساتید خبره دانشگاهی صنعت جوش و بازرسی و به کمک تکنیک FBWM انجام گرفت. رویکرد فازی، برای مقابله با عدم قطعیت ریسک و کاهش ناسازگاری در تصمیم گیری پیشنهاد شده است. نتایج نشان می دهد که عمده ترین ریسک ترک گرم فلز جوش به ترتیب اولویت شامل « ساختار انجماد، جدایش، تنش های کششی بالا در فلز جوش، ترکیبات مواد، قید و بند اتصال، پیش گرم، شدت جریان بالا، ضخامت بالای قطعه کار، شکل گرده جوش» و عمده ترین ریسک ترک سرد فلز جوش شامل «مقدار هیدروژن در فلز جوش، تنش های کششی بالا، ساختار مستعد، دمای نسبتا پایین» می باشد. دستاوردهای پژوهش به جهت گیری صحیح در انتخاب راه حل ها (که همان دفع تهدیدهای اصلی است) کمک می نماید، همچنین می تواند در تدوین خط مشی های امنیتی صنعت جوش و بازرسی استفاده شود.