بخشی از مقاله
چکیده
این پژوهش به منظور یافتن مقدار بهینه عنصر تیتانیوم و بررسی تأثیر آن بر استحکام و انرژی ضربه فلز جوش در تولید الکترود 12018M2؛E جهت جوشکاری ورق فولادهای استحکام بالا به روش جوشکاری الکترود دستی صورت گرفته است. در این تحقیق در حضور 0/04- 0/05 %wtC، 0/4-0/5 %wtSi، 1-1/2 %wtMn ، 3-3/2 %wtNi، 0/7 %wtMo و 0/3 %wtCr، مقدار 90ppm Ti به عنوان ترکیب شیمیایی بهینه به دست آمد. افزایش تیتانیوم از 90 تا 400ppm باعث شد که اختلاف مقدار آخالها بین پاس نهایی و پاسهای میانی و همچنین نسبت حجمی آخالها افزایش یابد. با افزایش غلظت تیتانیوم و تمایل بیشتر این عنصر به واکنش با اکسیژن، غلظت این عنصر درون آخالها و سرباره ناشی ار جوش الکترود افزایش یافت. افزایش تیتانیوم و خارج شدن منگنز و سیلیسیم درون آخالها و سرباره موجب افزایش غلظت این دو عنصر در فلز جوش و در نتیجه افزایش استحکام و سختی و کاهش انرژی ضربه فلز جوش شد. علاوه بر این ولتاژ 23V، شدت جریان 160A؛175، دمای پیشگرم و بین پاسی 107°C؛120و سرعت جوشکاری 2mm/S؛3 به عنوان پارامترهای جوشکاری مناسب برای جوشکاری دستی با الکترود E12018-M2 بدون ترک مشخص شد.
مقدمه
تحقیقات متعددی به منظور یافتن میزان و نحوه اثرگذاری عناصر مختلف از جمله کربن، منگنز، نیکل، کروم و مولیبدن بر خواص فیزیکی و مکانیکی فلز جوش در جوشکاری فولاد HSLA-100 انجام شده است. یکی از عناصری که از یک طرف در مقادیر بسیار اندک - کمتر از - 1/0 %wt تأثیر زیادی بر خواص فلز جوش دارد و از طرف دیگر نحوه اثرگذاری آن بر فلز جوش تحت تأثیر میزان سایر عناصر آلیاژی است، تیتانیوم میباشد. در این تحقیق تأثیر مقدار تیتانیوم بر خواص مکانیکی، میزان سایر عناصر و اندازه و نسبت آخالها در میکروساختار فلز جوش بررسی شده است. هدف از این تحقیق یافتن مناسبترین مقدار تیتانیوم از طریق بررسی تأثیر این عنصر بر خواص مکانیکی و آخالهای فلز جوش به نحوی است که بالاترین انرژی ضربه در الکترود12018M2؛E به دست آید.
پیشینه پژوهش
آخالها1 به عنوان یک فاکتور مهم در کنترل میکروساختار و چقرمگی فلز جوش شناخته شدهاند. این آخالها در استحاله آستنیت به فریت سوزنی نقش مکانهای جوانهزنی فاز فریت را به عهده دارند. در صورتی که تیتانیوم در فلز جوش کم باشد، عمدهترین عناصر درون این آخالها منگنز و سیلیسیم به صورت ترکیبات MnO، MnS و SiO2 خواهند بود . با افزایش تیتانیوم در مقادیر بیشتر از 230ppm، این عنصر در آخالها به صورت Ti2O3، TiN و TiC جایگزین منگنز و سیلیسیم شده و بدین ترتیب غلظت این دو عنصر در فلز جوش افزایش مییابددر. حضور تقریباً 700ppm تیتانیوم مقدار این عنصر در آخالها تا حدود 60-70 %wt افزایش مییابد .[Bose-Filho, Carvalho and Strangwood, 2007] با افزایش تیتانیوم مقادیر سختی، تنش تسلیم و حد نهایی کشش افزایش و حد نهایی کرنش کاهش خواهند یافت. تأثیر مقدار تیتانیوم بر انرژی ضربه در فلز جوش دارای 0/06 %wt کربن و 2/0 %wt نیکل در شکل 1مشخص شده است. در این شکل مقدار منگنز در حضور 40ppm تیتانیوم، 1/90%wt و در حضور 2200ppm تیتانیوم، 2/29 %wt میباشد. همانطور که مشاهده میشود در ابتدا افزایش تیتانیوم موجب افزایش انرژی ضربه و مقاومت به ترک هیدروژنی میگردد. مکانیزم این پدیده به این صورت است که پراکندگی مناسب آخالهای اکسیدی تیتانیوم، محل مناسبی برای رسوبهای TiC و TiN میباشد. رسوبات ریز TiC موجب پراکندگی مناسب سختی و افزایش مقاومت به آثار مخرب هیدروژن در محیطهای دارای H2 و H2S میگردد MnS .[Beidokhti, Koukabi and Dolati, 2009] و TiC به ترتیب دامهای موقتی و دائم برای به دام انداختن هیدروژن هستند. پس جایگزینی MnS بوسیله TiC باعث تبدیل دامهای موقتی هیدروژن به دامهای دائمی شده و در نتیجه مقاومت فلز جوش به ترک هیدروژنی افزایش مییابد.
