بخشی از مقاله
چکیده
امروزه تحقیقات وسیعی به منظور بررسی تأثیر الکترودها در جوشکاری فولادهای آلیاژی انجام شده است. در این میان، انتخاب روکش مناسب برای الكترود نقش بسزایی در خواص نهایی جوش، اکسیژن زدایی از آن و حفاظت از حوضچه مذاب در جوشکاری ایفا می کند. در این مقاله، آثار تغییر شاخص بازی در روکش الکترودهای ایی. ۱۶۰۱۳ بر کیفیت جوش تولیدی، آنالیز شیمیایی فلز جوش و میزان استحکام مکانیکی آن در فرایند قوس الکتریکی بررسی شده است. برای این منظور از سه الکترود با مفتول یکسان و روکش هایی با شاخص بازی به ترتیب 0.26،0.12 و ۰۱۳. در جوشکاری فولاد سی. کی. ۲۴۵ استفاده شده و پس از آن، جوش های تولید شده به کمک دستگاه کوانتومتری، آزمایش کشش و ضربه شار پی مطالعه شده است. نتایج حاصل از آزمایشات کشش و ضربه به روش شارپی نشان میدهد که با افزایش شاخص بازی الکترود، استحکام مکانیکی فلز جوش کاهش یافته و میزان مقاومت به ضربه در آن افزایش می یابد. همچنین استفاده از الکترود ایی. ۶۰۱۳ با شاخص بازی بالا بازده مناسبی را در کنترل و کاهش میزان فسفر و سیلیسیوم موجود در فلز جوش ایفا می نماید.
واژگان کلیدی: جوشکاری، قوس الکتریکی، شاخص بازی، الکترود، ضربه شار پی
۱. مقدمه جوشکاری به روش قوس الکتریکی شامل فرایند اتصال و پیوستگی مواد با گرم کردن آنها تا دمای جوشکاری و بدون اعمال فشار با استفاده از فلز پر کننده یا الکترود می شود [۱]۔
معمولا تعیین نوع الكترود به کار رفته در جوشکاری قوس الکتریکی به جنس فلز پایه، ترکیب شیمیایی و خواص مورد نیاز جوش بستگی دارد. بنابراین الکترود انتخاب شده برایجوشکاری اثر مهمی در پیدایش خواص نهایی جوش و کیفیت آن دارد. در حین فرایند جوشکاری روکش الکترود وظيفة محافظت از حوضچه مذاب و اکسیژن زدایی را بر عهده دارد. مواد موجود در روکش الکترود در حین جوشکاری نقش سرباره را ایفا می کنند و با تغییر درصد و مواد موجود در حوضچه مذاب سبب ایجاد خواص گوناگونی در منطقه جوش می شوند. از این رو تاکنون تحقیقات متنوعی به منظور انتخاب روکش مناسب برای جوشکاری انجام شده است [۱]. از جمله پارامترهای مهم در انتخاب الکترود مناسبه بررسی میزان شاخص بازی روکش الکترود است. این پارامتر میزان اسیدی و بازی بودن سرباره تولید شده در جوشکاری را تعیین می کند. و معیاری از تواناییسرباره برای حذف گوگرد و کاهش میزان اکسیژن نامطلوب موجود در فلز جوش است [۱]. تولیانی و همکاران جهت تعیین میزان شاخص بازی در الکترودها رابطه ۱ را برای روانسازهای جوشکاری پیشنهاد نموده اند [۲]. باید توجه داشت که در رابطه مذکور، پارامتر BI نشان دهنده شاخص بازی است و افزایش آن سبب کاهش میزان اکسیژن در فلز جوش و کاستن از آخال های غیر فلزی می شود . از سوی دیگر، بالابودن این مقدار به مفهوم چقرمگی بالای فلز جوش و مقدار پایین آن بیانگر رفتار سربارهای عالی برای الكترود است . بنابراین تعیین میزان مناسب برای این شاخص سبب حصول به خواص مناسب و ظاهر جوش قابل قبول در جوشکاری قوس الکتریکی می شود.
در این مقاله با تغییر مواد موجود در روکش الکترود ایی. ۶۰۱۳ با مفتول های مشابه سه الكترود با روکشهای اسیدی و بازی و حالت بینابینی تولید و تأثیر آنها بر خواص مکانیکی فلز جوش و میزان ضربه پذیری آن بررسی شده است.
، مواد و روش تحقیق
۱ - ۲ ، تولید الکترودها
همان گونه که در بخش قبل عنوان شده در این مقاله از سه الكترود ایی. ۶۰۱۳ با شاخص بازی متفاوت استفاده شده است. جنس مواد رو کش و نیز مفتولها برای ساخت هر سه نوع الكترود به صورت مشابه انتخاب گردید. ترکیبات مورد استفاده در تولید روکش هر یک از سه الكترود در جدول ۱ ذکر شده است. با توجه به این جدول مشخص می شود که تنها مواد متغير جهت تغییر شاخص بازی در روکش الكترودها کربنات کلسیم و اکسید سیلیسیوم است که به ترتیب بیانگر بازی بودن و اسیدی بودن ترکیب روکش الکترود می باشد. با توجه به تعیین ترکیب شیمیایی روکشالکترودهای ایی. ۶۰۱۳ مورد استفاده میزان شاخص بازی برای هر یک از آنها از طریق رابطه ۱ قابل محاسبه استه در جدول ۲ نیز مقادیر به دست آمده برای شاخص بازی الکترودها ذکر شده است.
۲ - ۲ . فلز جوش
از الکترودهای ایی. ۶۰۱۳ تولید شده برای جوشکاری درز V شکل بین دو صفحه فلزی با ضخامت ۱۵ میلی متر و از جنس سی. کی. ۴۵ استفاده گردید. فرایند جوشکاری در این حالت بدون هیچ گونه پیش گرم اولیه قطعات انجام شد. دلیل انتخاب این فولاد بالا بودن درصد کربن در آن و حساسیت آن به وقوع ترک گرم است. در جدول ۳ ترکیب شیمیایی فولاد سی. کی. ۴۵ نشان داده شده است [۵].
۳ - ۲. پارامترهای جوشکاری
فرایند جوشکاری قوس الکتریکی با هر سه الکترود توسط دستگاه جوش اینورتر ۲۰۰ آمپر ساخت شرکت محک انجام شد. برای جوشکاری از ولتاژ مدار باز ۹۵ ولت و ۱۶۰آمپر استفاده گردید. کیفیت ظاهری مشاهده شده در هر سه الکترود در حین جوشکاری توسط اپراتور طبق جدول ۴گزارش شده است. لازم به ذکر است در این جدول تعداد علامت + نشان دهنده برتری الکترود در آن بخش می باشد.
در شکل ۱ نمونه های جوشکاری شده از هر سه الکترود نمایش داده شده است.
شکل 1. جوش تولید شده توسط الف) الكترود شماره 1،ب) الكترود شماره ۲، ج) الكترود شماره ۳
