بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق از فرایند جوشکاري تیگ پالسی با جریان متناوب - AC - براي اتصال ورق هاي آلیاژ منیزیم AZ31 استفاده شد و تاثیر حرارت ورودي به قطعه کار بر کیفیت اتصالات از نظر ریزساختاري و خواص مکانیکی - همچون ریزسختی و استحکام کششی نهایی - مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور حرارت ورودي از مقدار 80/2 تا 157J/mm افزایش داده شده و همزمان با استفاده از دستگاه کالریمتري تر اندازه گیري شد.
مطالعه ریزساختاري نشان داد که با نزدیک شدن به ناحیه ذوب، دانه ها در فلز پایه به تدریج به دانه هاي هم محور تغییر شکل داده و در مرکز جوش دانه هاي ریز و هم محور به همراه تعداد زیادي ذرات رسوبی ترد β-Mg17Al12 تشکیل شدند. با افزایش حرارت ورودي به قطعه کار، دانه ها در دو منطقه ذوب و فلز پایه نزدیک مرز جوش درشت شد.
همچنین، افزایش حرارت ورودي منجر به کاهش فازهاي بهم پیوسته β-Mg17Al12 و افزایش فاز درون دانه اي و پراکنده β-Mg17Al12 در هر دو منطقه ذوب شد. علاوه بر آن، استحکام کششی نهایی - - UTS در مقطع اتصال با افزایش حرارت ورودي ابتدا افزایش یافته، اما افزایش بیش از حد آن سبب کاهش استحکام کششی نهایی و همچنین ریزسختی مقطع اتصال جوش شد.
.1 مقدمه:
منیزیم بعلت ترکیبی از خواص دانسیته کم و استحکام بالا براي کاربرد در صنایعی از قبیل اتومبیل سازي و هوافضا و الکترونیک بسیار حائز اهمیت است. با این وجود بعلت شکل پذیري کم منیزیم، استفاده از آلیاژهاي آن تاکنون محدود است. به استثناء تولید ورق هاي منیزیمی فرآیند هاي جوشکاري تنها راه افزایش کاربرد منیزیم در صنایع مختلف است.
جوش پذیري آلیاژهاي منیزیم در حال حاضر با فرآیندهاي مختلفی از جمله، جوشکاري تیگ، جوشکاري پرتو لیزر، جوشکاري هیبرید لیزر تیگ و جوشکاري اصطکاکی اغتشاشی مورد بررسی قرار گرفته است.[1-5] در مقایسه با دیگر روشهاي جوشکاري، تکنولوژي جوشکاري تیگ مهمترین روش جوشکاري آلیاژهاي منیزیم بعلت اقتصادي بودن آن می باشد.
در فرآیند جوشکاري تیگ با الکترود غیر مصرفی، قوس الکتریکی با هر یک از جریان هاي مستقیم - DC - ، جریان متناوب - AC - یا دیگر جریان هاي موجی شکل برقرار می شود. براي آلیاژهاي منیزیم جریان متناوب - AC - داراي مزیت مهمی در مقایسه با جریان مستقیم می باشد. این مزیت خاصیت تمیزکاري کاتدي در حین جوشکاري بعلت خاصیت اکسیداسیون بالاي منیزیم می باشد.[6] همچنین جریان متناوب باعث کاهش حرارت ورودي به قطعه کار و تولید جوشهاي باریکتر بخصوص زمانی که از گاز آرگون بعنوان گاز محافظ استفاده شود، می شود
بر خلاف جوشکاري با جریان ثابت، در جوشکاري تیگ پالسی انرژي حرارتی فقط در حین برقراري جریان بالایی1 در فلز پایه فراهم شده و در زمان جریان زمینه 2پراکنده شده و انجماد صورت می گیرد.
با تغییر حرارت ورودي بین دو مقدار بیشینه و کمینه بیان کرد که قطعه به طور متناوب دچار ذوب و انجماد گشته و خط جوش شامل یکسري دکمه جوش همپوشانی کرده است. جریان بالایی رسوب مناسب و شکل دانه ي جوشکاري را کنترل می کند. با توجه به اینکه در این تکنیک گرماي ورودي به فلز پایه کاهش می یابد، منطقه ذوب دانه ریزتر بوده و کیفیت جوش بالاتر است.
فواید متالورژیکی جریان پالسی شامل ریز دانگی ناحیه ذوب، کاهش عرض منطقه متاثر از حرارت، کنترل جدایش ها، کاهش اعوجاج و حرارت ورودي و .... به تواتر در تحقیقات ذکر شده است. با این وجود تحقیقات صورت گرفته در ارتباط با اثر پارامترهاي جریان پالسی و خواص مکانیکی آلیاژهاي منیزیم بسیار کمیاب است. بنابراین، هدف اصلی در این تحقیق، بررسی اثر حرارت ورودي با تغییر در پارامترهاي جوشکاري تیگ پالسی، بر ریزساختار - فلز جوش و منطقه متأثر از حرارت - و خواص مکانیکی جوشهاي آلیاژ منیزیم AZ31 می باشد.
.2 مواد و روش تحقیق
در این پژوهش از ورق هاي منیزیم AZ31B ریخته گري شده با ترکیب شیمیایی ذکر شده در جدول1 براي جوشکاري تیگ پالسی استفاده شده است. ورق ها به ابعاد 100× 50 × 2 mm ماشینکاري شدند. قبل از انجام جوشکاري به منظور جلوگیري از اثرات منفی آلودگی هاي سطحی - نظیر چربی ها و لایه اکسیدي - ، سطح نمونه ها با استون مورد شستشو قرار گرفت و سپس توسط برس فولاد زنگ نزن برسکاري شدند.
جوشکاري با استفاده از دستگاه جوشکاري تیگ فرکانس بالا - PSQ250 AC/DC - با قابلیت جریان پالسی، با استفاده از جریان متناوب مربعی شکل1 بدون فلز پرکننده در یک پاس انجام شد. پارامترهاي جوشکاري براي انجام آزمایشات در جدول 2 نشان داده شده است. دیگر پارامترهاي جوشکاري ثابت در نظر گرفته شده و در جدول3 آورده شده است. حرارت ورودي واقعی به قطعه کار با استفاده از دستگاه کالریمتري تر، در حین انجام فرایند جوشکاري مورد اندازه گیري قرار گرفت.
جدول.1 ترکیب شیمیایی آلیاژ منیزیم AZ31 مورد استفاده در این تحقیق
جدول.2 پارامترهاي جوشکاري تیگ پالسی بکار رفته و حرارت ورودي اندازه گیري شده
