علوم و فناوری جوشکاری ایران
سال:1397 | دوره:4 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

در تحقیق حاضر، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی سر به سر آلومینیوم خالص تجاری 1050با استفاده از لایه میانی آلیاژ آلومینیوم 7075در سرعت های خطی 30، 50 و 100 میلی متر بر دقیقه و سرعت های چرخشی 800 و 1200 دور در دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. به منظور مقایسه بهتر، نمونه های بدون لایه میانی آلیاژ آلومینیوم 7075نیز جوشکاری شدند. یک ابزار استوانه ای رزوه دار از جنس فولاد گرم کار بمنظور اتصال ورق های 5میلی متری استفاده شد. بررسی های لازم توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و همچنین انجام آزمونهای ریزسختی و کشش صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که اتصال بدست آمده تحت سرعت چرخشی 800 دور در دقیقه و سرعت پیشروی 30 میلیمتر بر دقیقه در نمونه های با لایه میانی آلیاژ آلومینیوم 7075دارای بالاترین استحکام کششی و ریزسختی و اتصال بدست آمده تحت سرعت چرخشی 800 دور در دقیقه و سرعت پیشروی 50 میلیمتر بر دقیقه، درنمونه های بدون لایه میانی آلیاژ آلومینیوم 7075دارای بالاترین میزان استحکام کششی و ریزسختی می باشد. نتایج آزمون های کشش و ریزسختی مشخص نمودند که استفاده از لایه میانی باعث افزایش استحکام کششی و ریزسختی در تمامی نمونه ها می گردد.

در این پژوهش جوشکاری غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستینیتی 304 L و فریتی 409 با فرآیند GMAW با دو ترکیب از گازهای آرگون-اکسیژن و آرگون-دی اکسید کربن بررسی شده است. برای این منظور، سیم جوش های ER309LMo و ER316LSi باتوجه به مقدار فریت دلتای 5 و 15 درصد (با استفاده از روابط و دیاگرام شفلر) انتخاب شد. بر پایه مشاهدات، جوش قابل قبول با پرکننده های مذکور و استفاده از گاز محافظ O2 2%-Ar حاصل شد. نتایج آزمون های کشش نشان دهنده تنش تسلیم و استحکام کششی به ترتیب 288 و MPa 424 و وقوع شکست در سمت فولاد فریتی 409 بود. میکروسختی سنجی نیز نشان دهنده حصول بیشترین سختی در فلز جوش ER316LSi بین 190 تا HV 200 و کمترین سختی در منطقه تحت تاثیر حرارت فولاد فریتی 409 (HV145) بر اثر رشد دانه ها در آن بود. همچنین، در منطقه تحت تاثیر حرارت فولاد زنگ نزن فریتی رسوبات سوزنی شکلی از نوع TiC مشاهده شد که گمان می رود بر اثر گرمایش و سرمایش سریع حین جوشکاری به این شکل تحول یافته باشند.

در این پژوهش ابتدا مقدار هیدروژن نفوذپذیر الکترودهای سلولزی E8010-P1 و کم هیدروژنE8018-Gبه روش جابه جایی جیوه طبق استاندارد ISO3690 اندازه گیری شد. سپس تأثیر پیش گرم و پس گرم روی حساسیت به ترک سرد هیدروژنی درجوشکاری فولاد API5L X70 به ضخامت 18 میلی متر با این الکترودها طبق استاندارد ISO17642-2 بررسی شد. نتایج آزمون های چشمی، مایعات نافذ، متالوگرافی و سختی سنجی نشان داد که در صورت استفاده از الکترود سلولزی برای جوشکاری، تنها در صورت استفاده هم زمان از هر دو عملیات پیش گرم و پس گرم می توان انتظار داشت که ترک سرد ایجاد نشود، در صورتی که با استفاده از الکترود کم هیدروژن تنها در صورتی که هیچکدام از عملیات پیش گرم و پس گرم به کار برده نشود، احتمال وقوع ترک سرد وجود دارد.

بررسی تاثیر حرارت ورودی و عملیات پیش گرم بر خواص ناحیه ی اتصال فولاد زنگ نزن دو فازی 2205، جوشکاری شده توسط فرایند جوشکاری GTAW هدف اصلی از انجام این تحقیق است. در این ارتباط عملیات جوشکاری با بهره­ گیری از فلز پر­ کننده ER-2209، در حرارت های ورودی 6/0 الی 4/1 کیلوژول بر میلی متر و با پیش گرمایش های 25، 50 و 100 درجه ی سانتی گراد انجام شد. بررسی­ های ریزساختاری و فازی نمونه های حاصل توسط پراش سنج پرتوایکس و میکروسکپ الکترونی روبشی صورت گرفت. بررسی­ ها نشان داد که ساختار حاصل از جوشکاری در نمونه ها شامل فاز های آستنیت ویدمن­ اشتاتن و فریت می باشد که فاز آستنیت از مرزدانه های فریت جوانه زنی نموده و به سمت مرکز دانه ها گسترش یافته است. با افزایش حرارت ورودی، از درصد فاز فریت کاسته و بر درصد فاز آستنیت افزوده می شود. در این مورد بیشترین مقدار استحکام و انعطاف پذیری مربوط به نمونه های جوشکاری شده با حرارت ورودی متوسط (1 کیلوژول بر میلی متر) می باشد. بررسی مقاومت به خوردگی نمونه­ ها نشان از تاثیر ناچیز حرارت ورودی بر مقاومت خوردگی محل اتصال داشت. همچنین مشخص شد که عملیات پیش گرمایش تاثیر نامطلوبی بر خواص مکانیکی محل اتصال دارد.

هدف از این تحقیق بررسی اثر دمای عملیات حرارتی پس از جوشکاری بر ریزساختار، ریزسختی و مقاومت در برابر خوردگی تنشی سولفیدی لایه روکشی از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکونل625 بر فولاد ساده کربنی AISI 4130 است. برای این مهم از تکنیک قوس الکتریکی تنگستن تحت گاز محافظ با فیلر داغ استفاده شد. عملیات حرارتی در سه دمای 650، 750 و 850 درجه سانتی گراد در زمان یکسان 2 ساعت انجام شد. قبل و بعد از عملیات حرارتی ریز سختی مناطق لایه روکشی، متاثر از حرارت و فلز پایه اندازه گیری شد. بررسی های ریز ساختاری توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. نتایج حاکی از حضور کاربیدهای MC در میان دندریت های زمینه محلول جامدg بدون هیچ گونه ترکی در لایه روکشیو حضورفریت و مارتنزیت های تمپر شده رشد کرده در منطقه متاثر از حرارت و مارتنزیت تمپر شده و بینیت در فلز پایه بود. نتایج نشان داد که افزایش دما، کاهش سختی در منطقه متاثر از حرارت و افزایش سختی در لایه روکشی را در پی دارد. در دمای 750 درجه سانتی گراد فاز g¢ ¢ سریعا پدیدار می شود که در دمای 850 درجه سانتی گراد به صورت برشی به فاز پایدار d تبدیل می گردد. آزمایش خوردگی تنشی در 720 ساعت انجام شد. نتایج آزمون غیر مخرب ذرات مغناطیسی ترک تنشی را در نمونه عملیات حرارتی شده در 850 درجه سانتی گراد نشان داد. نتایج SEM بیانگر وجود ترک تنشی در فلز پایه در امتداد مرزدانه و رشد آن به لایه روکشی بود.

در این پژوهش تأثیر حرارت ورودی فرآیند جوشکاری زیرپودری بر رفتار و سازوکار خوردگی فلز جوش در اتصالات جوشکاری فولاد خط لوله گاز X42 مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا 6 عدد ورق آنیل شده به ضخامت mm 15 از فولاد میکروآلیاژی X42 تهیه شده و سپس برای جوشکاری از فرآیند جوشکاری زیرپودری با مقادیر حرارت ورودی 8/37، 9/18 و kJ/mm 6/12 استفاده شد. سپس برای بررسی رفتار خوردگی فلز جوش هر سه اتصال جوشکاری شده از روش های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 5/3 درصد وزنی کلرید سدیم استفاده شد. همچنین برای بررسی ریزساختار و سازوکار خوردگی فلز جوش در اتصالات جوشکاری شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای آنالیز فازهای تشکیل شده در ریزساختار فلز جوش از پراش پرتو ایکس استفاده شد. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی و الگوهای حاصل از پراش پرتو ایکس نشان داد که افزایش حرارت ورودی منجر به افزایش میزان فریت و افزایش اندازه دانه های فریت در ریزساختار فلز جوش اتصالات فولاد خط لوله گاز X42 می شود. نتایج آزمایش های خوردگی نشان می دهد که با افزایش حرارت ورودی در فرآیند جوشکاری، فلز جوش اتصالات فولاد خط لوله گاز X42 مقاومت به خوردگی بیشتری از خود نشان می دهد. همچنین با کاهش حرارت ورودی در فرآیند جوشکاری، سازوکار خوردگی فلز جوش بصورت خوردگی حفره دار شدن می باشد.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای یکی از انواع روش های جوشکاری حالت جامد جهت اتصال قطعات کوچک و فلزات سبک بخصوص آلیاژهای آلومینیوم محسوب می شود و یکی از دلایل عمده توسعه این فرآیند در مورد این آلیاژها، مشکلات جوشکاری ذوبی آنها می باشد. در این تحقیق تاثیر پارامترهای مهم فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی از قبیل سرعت دورانی، زمان نگهداری ابزار، عمق نفوذ شانه ابزار و ضخامت ورق بر خواص مکانیکی اتصالات نقطه ای آلیاژ آلومینیوم 3105 به صورت تجربی و با استفاده از آزمایش های کشش و میکرو سختی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشات کشش-برش نشان می دهند که با تغییر پارامترهای موثر فرآیند چهار نوع شکست جوش اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای شامل شکست برشی، شکست پیرامونی، شکست کششی دکمه جوش و شکست ورق پایه بوجود می آید. نتایج بررسی ها نشان می دهند که با افزایش سرعت دورانی ابزار استحکام جوش کاهش می یابد. در حالی که زمان نگهداری یک مقدار بهینه را جهت دستیابی به استحکام و سختی مناسب دارا می باشد. همچنین نتایج نشان می دهند که با افزایش ضخامت ورق، نیرو و انرژی شکست و استحکام جوش ها افزایش می یابد.

در این پژوهش به منظور رسیدن به دو ساختار مختلف آستنیتی (γ ) و آستینتی-فریتی (+δ γ ) در فلزجوش ایجاد شده در فولاد زنگ نزن304 به ترتیب از فلزهای پرکننده ERNiCrMo-3 و ER309L استفاده شد و رفتار خستگی اتصالات ایجاد شده در دو محیط هوا و محیط خورنده آب دریا مورد ارزیابی و تحلیل واقع شد. مطالعات ساختاری انجام شده حاکی از تطابق قابل قبولی بین ساختار فلزجوش پیش بینی شده بر اساس دیاگرام شیفلر و بررسی های متالوگرافی بود. ارزیابی رفتار خستگی نمونه ها در دو محیط هوا و آب دریا نشان داد که ایجاد ساختاری مشابه با فلزپایه در موضع اتصال (γ ) موجب استحکام خستگی بالاتر نمونه ها می شود. مطالعات شکست نگاری و آنالیز FESEM-EDS نشان داد شکست نمونه های جوشکاری شده با فلزپرکن ERNiCrMo-3 در مقایسه با نمونه های جوشکاری شده با فلزپرکننده ER309L در هر آزمون خستگی و خوردگی-خستگی، رفتار نرمتری (تشکیل دیمپل های یکنواخت تر و عمیق تر در منطقه نهایی شکست) ارائه می دهد. بعلاوه برخلاف نمونه های جوشکاری شده با فلزپرکننده ER309L، در نمونه های جوشکاری شده با فلزپرکننده ER-NiCrMo-3، عمدتا ترکیبات بین فلزی غنی از مولیبدن و تیتانیم در تشکیل دیمپل ها در سطح شکست مشارکت داشتند.

در این مقاله به بررسی تجربی و عددی اثر لایه واسط از جنس فولاد زنگ­ نزن 347AISI بر ریزساختار، خواص مکانیکی و حالت شکست جوش­ های نقطه­ ای مقاومتی ورق­ های فولاد زنگ­ نزن 321AISI پرداخته شده است. بدین منظور دو نوع اتصال، یکی بدون استفاده از لایه واسط و دیگری با استفاده از لایه واسط با ضخامت 05/0 میلیمتر در جریان­ ها و زمان­ های مختلف جوشکاری ایجاد شد و مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی شامل بیشینه نیرو و حالت شکست، آزمایش کشش برش جوش­ های نقطه­ ای صورت پذیرفت. نتایج به دست آمده نشان دادکه افزایش جریان و زمان جوشکاری سبب تغییر حالت شکست از فصل مشترکی به حالت شکست محیطی به دلیل افزایش در اندازه ناحیه ذوب می­ شود. تغییرات ترکیب شیمیایی در اثر حضور لایه واسط در منطقه جوش در کنار سرعت سرد شدن بیشتر در شرایطی که از لایه واسط استفاده می­ شود سبب می­ شودتا فازهای متفاوتی در منطقه جوش شکل گرفته و فاز مارتنزیت به صورت پراکنده در این منطقه مشاهده گردد.

خوردگی گالوانیکی از جمله پدیده های بسیار با اهمیت در صنایع نفت بویژه مقاطع جوش لوله های انتقال سیال می باشد. ازآن جا که خوردگی گالوانیکی وابستگی شدیدی به هندسه قطعه و نسبت سطوح کاتد و آند دارد، از این رو پیش بینی رفتار خوردگی گالوانیکی در تجهیزات صنعتی با اکتفا به داده های آزمایشگاهی قابل اطمینان نمی باشد. درنتیجه نیاز به شبیه سازی این پدیده امری ضروری است. هدف از این پژوهش توسعه یک مدل عددی مبتنی بر المان محدود با استفاده از معادله ثانویه توزیع جریان به منظور پیش بینی رفتار خوردگی گالوانیکی منطقه جوش فولاد زنگ نزن دوفازیUNS S32750 می باشد. در این تحقیق، از دو روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز (GTAW) و اصطکاکی اغتشاشی (FSW) به منظور جوشکاری نمونه ها استفاده شد. ارزیابی رفتار خوردگی با آزمون پلاریزاسیون سیکلی در محلول 5/0 مولار H2SO4 طبق استاندارد ASTM G8 صورت گرفت و اطلاعات مورد نیاز جهت ساخت و اعتبارسنجی مدل تهیه شد. مدل المان محدود با استفاده از نرم افزار کامسول و حل معادلات دیفرانسیل ترمودینامیک خوردگی و سینتیک الکتروشیمیایی ساخته شد. نتایج نشان داد که کاهش حرارت ورودی موجب بهبود رفتار خوردگی گالوانیکی در منطقه اتصال می گردد. نتایج حاصل از شبیه سازی دانسیته جریان خوردگی گالوانیکی نشان داد منطقه جوش نمونه های جوشکاری شده به روش الکترود تنگستنی در مقایسه با نمونه های جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی دانسیته جریان خوردگی گالوانیکی بالاتری دارند.