بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق تغییر شکل قوس در نتیجه ایجاد تغییر شکل الکترود تنگستنی در جوشکاري قوسی تنگستن گاز مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات حاصل در فلز جوش ناشی از تغییر شکل قوس الکتریکی مطالعه شد.آزمونهاي سختی سنجی، متالوگرافی، تستهاي خمش و کشش در نمونه جوشکاري شده با الکترود تنگستن ناچ دار جهت مقایسه با الکترود نوك تیز متداول و کاربردي در صنعت و حالت استاندارد شده صورت پذیرفت. عکسبرداري از قوس الکتریکی در دو حالت صورت گرفت. تصاویر قوس، تغییر در شکل قوس و افزایش پهناي آنرا تایید میکند. نتایج نشان داد هیچ تغییري در ساختار هاي متالوگرافی و تغییر عمده اي در سختی نمونه هاي جوشکاري شده با استفاده از الکترود تنگستن ناچ دار در مقایسه با الکترود نوك تیز وجود ندارد. با توجه به عدم تغییر در ساختار ها امکان استفاده از الکترود تنگستن ناچ دار در مقاطع مورد نیاز بجاي الکترود نوك تیز امکان پذیر است.این مورد در صنعت براي مقاطع خاص مونتاژ توصیه میشود.
مقدمه
براي آگاهی از عیوب فرآیندهاي جوشکاري قوسی از گذشته تاکنون، تلاشهاي زیادي صورت گرفته است. تحقیقات فراوانی براي شناسایی عیوب با استفاده از تستهاي مخرب و غیر مخرب در جوشکاري ذوبی انجام گرفته و هزینه هاي زیادي جهت بدست آوردن جوش سالم و بی عیب صرف شده است. پارامترهاي مختلفی براي عدم وجود عیوب جوش وجود دارد.در جوشکاري قوسی تنگستن گاز پارامترهاي متعدد و زیادي بر حوضچه جوش و روش جوشکاري قوسی تنگستن گاز موثر است که از آن جمله میتوان به مواردي همچون-1 شدت جریان - ولتاژ جوشکاري و خصوصیات منبع -2 ترکیب شیمیائی الکترود و قدرت عبور جریان الکتریکی -3 گاز محافظ-درجه خلوص و ترکیب شیمیایی آن و فشار گاز -4 شکل الکترود اشاره کرد. با بررسی هاي انجام گرفته بر روي پارامتر شکل الکترود، امکان بهینه سازي روش جوش تنگستن قوس وجود دارد.[1] تحقیقات زیادي بر روي جریان پالسی و گازهاي محافظ و شکل الکترود به صورت نوك تیز و نیم کروي و تمام کروي صورت گرفته است .[2,3] مطابق با استاندارد AWS [3,4] A5.12 ,IS 13007 در روش جوشکاري قوسی تنگستن- گاز، نوك الکترود تنگستن می تواند شکل متناسب با کاربري را داشته باشد. بهترین شکل الکترود تنگستنی براي جوشکاري منطقه اي محدود و اتصالات باریک حالت نوك تیز است. تاکنون در مورد الکترود ناچ دار تحقیقاتی صورت نگرفته است. در این تحقیق تغییر شکل الکترود تنگستن به حالت ناچ دار مورد بررسی قرار میگیرد.
روش تحقیق
فلز پرکننده ER70S با قطر 2/5 میلی متر جهت جوشکاري بکار گرفته شده و الکترود تنگستن توریم دار با قطر 4 میلی متر براي فرم دهی و جوشکاري تهیه گردید. شکل 1 انواع اشکال دیگر الکترود را نشان میدهد. الکترود تنگستن با استفاده از نرم افزار اتو کد طراحی گردید. الکترود تنگستن توریم دار با قطر 4 میلی متر مطابق با تصویر -1د با استفاده از دستگاه وایرکات با استفاده از وایر 0/25 میلی متر فرم دهی گردید. الکترود توریم دار نوك تیز مطابق با شکل -1 الف با دستگاه سنگ زن فرم دهی گردید. شکل 2 هر دو نوع الکترود نوك تیزو ناچ دار را نشان میدهد. نمونههاي مختلف از جنس ورق فولاد ساده کربنی St37 به ضخامت 5 میلی متر استفاده شد. این ورقها به گونه اي که مورد برشکاري با هوا گاز قرارنگیرند، با استفاده از گیوتین با لبه سازي لب به لب به شکل V جهت جوشکاري استفاده شدند. ضخامت نمونههاي مورد استفاده از 4/75 میلی متر تا 22/25 میلی متر میباشد. دستگاه جوشکاري مجهز به تورچ با سیستم خنک کننده آبگرد بکار گرفته شد. نمونه هاي آماده شده با استفاده از هر دو نوع الکترود نوك تیز - نمونه اول - و ناچ دار - نمونه دوم - جوشکاري شد. استاندارد مورد استفاده در روش جوشکاريAWS B.2-1-002 میباشد. جوشکاري تنگستن با استفاده از گاز محافظ آرگون و بکارگیري جوشکار داراي صلاحیت جوشکاري مطابق با بکارگیري توصیه هاي استاندارد ASME IX بهره گیري شد. جهت مقایسه قوس حاصل از دو نوع فرم دهی نوك الکترود تنگستن در حالتهاي نوك تیز و ناچ دار عکسبرداري از قوس الکتریکی با استفاده از دوربین عکاسی کانن مدل EOS-60D صورت گرفت. براي مقایسه خواص جوش ایجاد شده تستهاي خواص مکانیکی سختیسنجی، کشش و خمش طبق استاندارد AWS D1.1 انجام شد. مناطق مختلف نمونهها مطابق با شکل 3 تحت تست سختی سنجی قرار گرفتند. متالوگرافی نمونهها با استفاده از محلول اچ نایتال دو درصد مطابق با ملزومات استاندارد ASTM E407:99 صورت گرفت.
نتایج و بحث
نتایج تستهاي سختی سنجی قسمت هاي مختلف نمونه اول و نمونه دوم در جدول 1 آورده شده است. مقایسه نتایج مناطق تست سختی سنجی نمونه ها ، در هر دو نمونه تغییرات محسوسی را نشان نمیدهد. نتایج تست کشش در جدول شماره 2 آورده شده است. مشاهده میشود که در تنش نهایی 434 نیوتن بر میلیمتر مربع شکست ایجاد شده در نمونه مربوط به فلز پایه میباشد. جدول شماره 3 نتایج تست خمش را نشان میدهد. نمونه بدون شکست تا زاویه 180 درجه خم گردید. خواص مکانیکی جوش حاصل از جوشکاري با الکترود تنگستن ناچ دار شامل تست کشش و خمش مطلوب بوده و مطابق با استاندارد AWS D1.1 مورد تایید است. ساختار متالوگرافی نمونه جوشکاري شده با الکترود ناچ دار در شکل 4 و ساختار متالوگرافی نمونه جوشکاري شده با الکترو د نوك تیز در شکل 5 آورده شده است. مقایسه ساختار متالوگرافی منطقه تحث تاثیر حرارت نمونه اول و دوم نشان میدهد که ساختار متالوگرافی[5, 6] در هر دو نمونه فریتی-پرلیتی است که این مساله یکسانی خواص مکانیکی هر دو نمونه را تایید میکند. عکس ثبت شده از قوس الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود ناچدار از نماي جلو و پشت در شکل الف-6 و ب-6 و قوس الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود نوكتیز در شکل ج- 6 آورده شده است. شماتیک قوس ایجاد شده توسط الکترود نوكتیز در شکل الف-7 و ناچدار ب-7 و مقایسه آنها در شکل 8 نشان داده شده است. در طی عکسبرداري از قوس مشخص است که شکل قوس در حالت استفاده از الکترود تنگستن نوك تیز حالتی مشابه قلب گون - پستانکی - دارد و در حالت استفاده از الکترود تنگستن ناچ دار حالتی مشابه ناقوس به آن اضافه شده است که سطح قوسی وسیعتر را بوجود آورده است.
