علوم و فناوری جوشکاری ایران
سال:1398 | دوره:5 | شماره:2 |تعداد مقالات:12

در این پژوهش به بررسی تاثیر زمان و ساختار فلز پایه بر ریزساختار منطقه اتصال فاز مایع گذرای فولاد زنگ نزن L304 پرداخته شده است. اتصال فاز مایع گذرا در دمای ° C1050 در دو زمان 5 و 60 دقیقه بر روی فلزات پایه با دو ساختار آستنیت درشت دانه و مارتنزیتی و با لایه واسط BNi-2 انجام گرفت. جهت ایجاد ساختار تمام مارتنزیتی، نمونه های فولاد زنگ نزن L 304 اولیه در دمای ° C15-تا 80% نورد سرد شد. بررسی های میکروسکوپی نشان داد که در زمان 5 دقیقه، در ناحیه اتصال دو منطقه انجماد همدما و انجماد غیرهمدما به وجود آمده است. ناحیه انجماد همدما دارای ساختار تکفاز γ و منطقه انجماد غیرهمدما دارای ساختار چندفازی پیچیده ای بود. این در حالی است که پس از 60 دقیقه، تمام ساختار اتصال به صورت همدما انجماد یافته بود و اتصالاتی عاری از عیب حاصل شد. نتایج همچنین نشان داد که ساختار مارتنزیتی فلز پایه که البته در حین سیکل حرارتی جوشکاری به آستنیت فوق ریزدانه بازگشت می یابد تاثیر قابل ملاحظه ای بر عرض ناحیه متاثر از نفوذ داشته است.

جوشکاری به طور گسترده ای در صنایع برای مونتاژ محصولات مختلف مانند کشتی، اتومبیل، قطار و پل استفاده می شود. اعوجاج جوش اغلب نتایجی مانند عدم دقت ابعادی در طول مونتاژ و افزایش هزینه های ساخت را درپی دارد. بنابراین، پیش بینی و کاهش اعوجاج جوش برای بهبود کیفیت سازه جوش داده شده بسیار مهم است. در این مطالعه پیش بینی اعوجاج ابتدا با استفاده ترکیب آنالیز المان محدود حرارتی الاستیک – پلاستیک و روش الاستیک که بر اساس تئوری تغییرشکل های ذاتی است، توسعه داده شد. پس از آن تغییرشکل های ذاتی اتصالات جوشی در طول پروسه جوشکاری پانل بزرگ بدست آمد و خصوصیات آن مورد بررسی قرار گرفت. پس از بدست آوردن تغییرشکل های ذاتی از روش سودمند الاستیک جهت آنالیز اعوجاج پانل بزرگ استفاده شد. در نهایت تاثیر ترتیب جوشکاری بر روی اعوجاج پانل بزرگ بررسی شد. نتایج آنالیز الاستیک اعوجاج هایی را در لبه های پانل و مناطق داخلی آن نشان داد، که با تغییر ترتیب جوشکاری تقویتی های پانل به یک ترتیب جوشکاری متقارن می توان این اعوجاج ها را کاهش داد.

در این پژوهش تأثیر سرعت پیشروی ابزار بر رفتار مکانیکی آلیاژ Al-7075 در حین عملیات جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی شبیه سازی شد. در این شبیه سازی از روش لاگرانژی با ماده صلب-ویسکو پلاستیک استفاده شد. نتایج حاصل از دمای فرایند بدست آمده از روش شبیه سازی با انجام آزمون تجربی جوشکاری صحت سنجی شد و با استفاده از روابط مشخصه تنش، کرنش و دما در آلیاژ Al-7075 تغییرات و رابطه بین استحکام ماده و سرعت پیشروی در حین فرایند جوشکاری توسط شبیه سازی مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از شبیه سازی بوجود آمدن عیوب در حین جوشکاری نیز بررسی شد و توسط آزمون های تجربی مورد صحت سنجی واقع شد.

در این تحقیق تغییرات عمق نفوذ و ریزساختار و ریزسختی جوش فولاد زنگ نزن L316 در سه حالت TIG، A-TIG و FB-TIG مطالعه و با یکدیگر مقایسه گردید. پس از انتخاب فلاکس بهینه تأثیر آن بر عمق نفوذ، ریزساختار و میکروسختی جوش فولاد زنگ نزن L316 جوشکاری شده به روش های A-TIG و FB-TIG بررسی و با نمونه TIG مقایسه گردید. مشاهده شد عمق نفوذ و نسبت عمق به عرض در روش FB-TIG نسبت به دو روش دیگر اندکی بیش تر است. همچنین در روش A-TIG در خط مرکزی جوش وسعت دندریت های هم محور مرکزی نسبت به روش FB-TIG کاهش یافته است. بررسی میکروسختی این سه نمونه نشان داد که سختی خط مرکزی جوش در A-TIG و FB-TIG بیش تر ازTIG است.

جوش بدون درزی بر روی ورق 2 میلیمتری فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 با روش جوشکاری همزن اصطکاکی با سرعت چرخشی 400 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 50 میلیمتر بر دقیقه ایجاد گردید. مشاهدات ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری نشان داد که اصلاح ریزساختاری شدیدی در ناحیه جوش صورت گرفته است. همچنین، نتایج حاصل از آزمون پراش الکترون های برگشتی (EBSD) نشان داد که کسر بزرگی از مرزدانه های کوچک زاویه با وقوع بازیابی دینامیکی در ناحیه متاثر از عملیات ترمومکانیکی و کسر بزرگی از مرزدانه های بزرگ زاویه با وقوع تبلور مجدد دینامیکی در ناحیه همزده توسعه یافته اند. تصویر قطبی صفحات 100 نشان داد که اجزای بافت برشی A*1 و A*2 در ناحیه همزده بوجود آمده است.

اتصالات لوله ای جوشکاری شده به دلیل کارایی بالا در مقابل فشار، خمش و پیچش به طور گسترده ای در اتصالات سازه های متنوعی در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. سازه های جوشکاری شده جزو قسمتهای اصلی کشتی ها، ساختمان ها، پل ها، لوله های انتقال گاز، مجراهای فشار و تجهیزات انتقال قدرت در صنایع کشتی سازی، ساختمان سازی، نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاه ها می باشند. نمونه ای از اتصالات جوشی لوله ای، اتصال صلیبی می باشد که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی کار حاضر بررسی توزیع حرارت و تنش های پسماند ناشی از فرآیند جوشکاری سه مرحله ای دریک اتصال صلیبی از جنسSt52 با استفاده از نرم افزار تخصصی Simufact Welding می باشد. فرآیندجوشکاری شامل سه مرحله جوشکاری با الکترود دستی است. مدل اجزاء محدود شامل خواص حرارتی و مکانیکی فلز پایه و فلزجوش به صورت تابعی از دما است. همچنین از ابزارهای پیشرفته مدل سازی مانند انطباق شبکه در طول فرایند و شبکه بندی سازگار با محل جوشکاری، تولد و مرگ المان و حرکت منبع حرارتی استفاده شده است. شبیه سازی نشان داد که تنش های پسماند قابل توجهی در اتصال بعد از جوشکاری ایجاد می شود. مقایسه نتایج نشان می دهد که نتایج عددی و اندازه گیری های تجربی تطابق خوبی با یکدیگر دارد و مدل موجود می تواند پیش بینی خوبی از توزیع دما و تنش پسماند در این فرآیندجوشکاری داشته باشد.

از آنجایی که در صنایع پالایشگاه های نفت و گاز کشور از متریال میکروآلیاژی API 5L X65 PSL2 بطور گسترده استفاده می گردد، در این پژوهش تلاش گردید تاثیر دمای پیشگرم بر روی چقرمگی جوش فولاد مذکور مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق دو قطعه لوله 46 اینچ با ضخامت 36. 5 میلی متر با فرایند ترکیبی، جوشکاری قوس الکترود تنگستنی با گاز محافظ خنثی وجوشکاری قوس الکترود دستی و با استفاده از فیلر متال ER 80S-G و الکترود E8018-G جوشکاری گردیدند و پیش از عملیات جوشکاری، آن را با دمای حداقل 100 درجه سانتیگراد و حداکثر 250 درجه سانتیگراد با تجهیزات مناسب پیشگرم نموده، سپس از آزمون ضربه شارپی در دمای 30-درجه سانتیگراد به منظور بررسی تاثیر دمای پیشگرم بر روی چقرمگی جوش و میزان جذب انرژی آن و از آزمایش متالوگرافی برای بررسی ماکروسکوپی و میکروساختار این فولاد و نیز از آزمایش سختی سنجی ویکرز به منظور بررسی میزان سختی فلز جوش و منطقه تحت تاثیر حرارت استفاده گردید. بر اساس نتایج بدست آمده، دمای پیشگرم کنترل شده بوسیله تجهیزات مناسب بدلیل نرخ سرد شدن ملایم باعث افزایش خواص چقرمگی جوش و ایجاد ساختار فریت سوزنی در فولاد مذکور گردید. بر این اساس نتیجه گیری گردید، جوش با دمای پیشگرم کنترل شده، در دمای پایین 30-درجه سانتیگراد دارای مقاومت به ضربه و چقرمگی بسیار مناسب می باشد و نسبت به ایجاد ترک های ترد هیدروژنی از حساسیت کمتری برخوردار می باشد.

آلیاژهای منیزیم به دلیل داشتن خواصی مانند استحکام ویژه مناسب، وزن کم و خواص مکانیکی مطلوب کاربردهای زیادی را به خود اختصاص داده اند. آلیاژ AZ31 از نظر جوش پذیری نسبت به سایر آلیاژهای منیزیم وضعیت مناسب تری دارد بنابراین کاربرد بیشتری نسبت به سایر آلیاژهای منیزیم دارد. در این بررسی از روش جوشکاری TIG و TIG پالسی به منظور جوشکاری و اتصال آلیاژ AZ31 استفاده شد و در نهایت ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، آزمون کشش و میکروسختی سنجی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در ناحیه جوش رسوبات β-Mg17Al12 تشکیل شده است و گرمای ورودی اندازه دانه ها را تحت تاثیر قرار داده و منجر به تغییر در خواص مکانیکی شده است. نمونه جوشکاری به روش TIG با جریان A50 و فرکانس Hz60 بیشترین استحکام(MPa226) را در میان نمونه های جوشکاری شده به روش TIG و TIG پالسی دارد. در میان نمونه های جوشکاری شده به روش TIG پالسی نمونه جریان پیک A75 و جریان زمینه A35 بیشترین استحکام(MPa109) را دارد.

در این پژوهش، ریزساختار و خواص خوردگی جوشکاری غیرمشابه سوپر آلیاژ اینکونل 625 به فولاد زنگنزن فریتی 430 با استفاده از لیزرNd: YAGضربانی با توان متوسط 700 وات به صورت اتصال لبه روی هم مورد بررسی قرار گرفت. فولادهای زنگنزن آستنیتی نسبت به فولادهای فریتی گران قیمت تر است و لذا با توجه به اینکه فولادهای زنگ نزن فریتی دارای خواص مغناطیسی هستند و قیمت بسیار کمتری دارند و اگر درجایی نیاز باشد که فلز پایه علاوه بر خواص فولادهای زنگ نزن خاصیت مغناطیسی را نیز داشته باشد در صنعت جایگزین خوبی بجای فولاد آستنیتی است. پس از جوشکاری، ریزساختار مناطق مختلف اتصال بهینه که شامل فلز جوش و مناطق متأثر حرارت بود، با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل شده نشانگر تشکیل ساختار دندریتی بسیار ظریف در فلز جوش بود که در جهات مختلف بصورت رقابتی رشد کرده اند. در فصل مشترک فلز پایه فولاد زنگ نزن فریتی و فلز جوش رشد اپی تکسیال مشاهده شد و در ناحیه متأثر از حرارت اینکونل 625، هیچ تغییری در ابعاد دانه ها مشاهده نشد. رفتار الکتروشیمیایی فلز جوش در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید در دمای اتاق با استفاده از پلاریزاسیون پتانسیودینامیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقاومت در برابر خوردگی به ترتیب از سمت فلز پایه فولاد زنگ نزن فریتی 430 به سمت اینکونل 625 افزایش مییابد.

در این تحقیق رفتار خوردگی اتصال آلیاژ Ti-6Al-4V به روش جوشکاری اصطکاکی همزنی با سرعت چرخش 375 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 100 میلمتر بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. جوشکاری این آلیاژ زیر دمای دگرگونی β انجام شد که متشکل از ساختار هم محور در ناحیه همزنی است. رفتار خوردگی این آلیاژ جوشکاری شده در محلول NaCl 5/3% در دماهای 37، 25 و 80 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. منحنی های پتانسیودینامیک در محلول NaCl 5/3% در دمای 80 درجه سانتیگراد یک رفتار گذار رویین و فعال را نشان دادند. تجزیه و تحلیل سطوح نمونه ها پس از انجام آزمون های الکتروشیمیایی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که در این آلیاژ، فاز β به طور عمده در هر سه دمای مذکور خورده شده است، با این حال، میزان این خوردگی در نمونه های مربوط به دمای 80 درجه سانتیگراد بیشتر می باشد.

در این پژوهش اتصال غیرهمجنس سیمهای ارتودنسی آلیاژ حافظه دارNiTi به فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304 بررسی شده است. به این منظور، سیم های ارتودنسی رایج با سطح مقطع مستطیلی و ابعاد (635/0 × 432/0 میلی متر) انتخاب و از تکنیک جوشکاری لیزر برای اتصال سیمها استفاده شد. ریزساختار اتصالهای بدست آمده با استفاده از میکروسکوپ نوری(OM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز EDS و آنالیز پراش پرتو ایکس در مقیاس میکرو (Micro-XRD) بررسی شد. همچنین از تکنیک میکرو سختی سنجی ویکرز برای ارزیابی خواص مکانیکی منطقه جوش استفاده شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد، ریزساختار حاصل از جوش لیزر این دو آلیاژ دارای ساختار دندریتی و غیرهمگن میباشد. تشکیل ترکیبات بین فلزی تردFe2Ti، Cr2Ti، TiNi3 و Ti2Ni در حین جوشکاری باعث افزایش سختی منطقه جوش تا حدود 800 ویکرز شد. مشاهده شد تشکیل ترکیبات بین فلزی Fe2Ti عمدتا در منطقه جوش مجاور فصل مشترک ذوب فلز پایه NiTi علت اصلی افزایش شدید سختی این منطقه و درنتیجه تمرکز تنش، تشکیل میکروترک و افت خواص مکانیکی میباشد. بنابرین یک فرآیند اصلاحی مناسب برای کنترل ترکیب شیمیایی منطقه جوش و بهبود خواص اتصال غیر همجنس این دو آلیاژ نیاز میباشد.

در این مقاله، عملیات حرارتی کربوره کردن بر روی جوش حاوی نانو اکسید تیتانیوم و نانو کاربید تیتانیوم (فولاد گرید ایکس 65 خطوط انتقال گاز) انجام شد. نتایج شارپی نشان میدهد، در نمونه ی کربوره شده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و نانو ذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه ی بدون عملیات حرارتی (حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم)، به ترتیب 6 و 42 درصد افزایش پیدا کرده است. همچنین، استحکام نهایی نمونه ی کربوره شده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه ی بدون عملیات حرارتی (نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) به ترتیب 20 و 28 درصد افزایشیافته است. نتایج نشان میدهد، در هردو نمونه کاربوره شده نانو آلیاژی میزان عمر خستگی افزایشیافته است. همچنین، میزان عمر خستگی در نمونه ی تمپر شده نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به اکسید تیتانیوم، افزایش بیشتری داشته است. نتایج آزمون خستگی نشان میدهد، در نمونه ی کربوره شده حاوی نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه ی کربوره شده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم، میزان عمر خستگی (بار 150 نیوتن) به میزان 20 درصد افزایش پیدا کرده است. در این بارگذاری عمر خستگی (نمونه ی کربوره شده حاوی نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه ی بدون عملیات حرارتی) 31 درصد افزایشیافته است. نتایج نشان میدهد، در هردو نمونه کربوره شده نانو آلیاژی میزان عمر خستگی افزایشیافته است نتایج آزمون کرنش سنجی سوراخ نشان میدهد، در نمونه ی کربوره شده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه ی بدون عملیات حرارتی (نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم)، تنش پسماند محیطی به ترتیب 9 و 6 درصد کاهش پیدا کرده است.