بخشی از مقاله
چکیده
اغلب سازههاي صنعتی از قطعات مختلف تشکیل شدهاند که با روشهاي مختلف به یکدیگر متصل شدهاند. یکی از بهترین روشهاي اتصال دائم، انواع جوشکاري می باشد که به صورت دستی، ماشینی، واتومات انجام میشود. یکی از متدوال ترین روشهاي جوشکاري استفاده از انواع جوش با قوس الکتریک است.
در این پروژه نمونه هایی از فولادهايCK45 وSt 316 به روش جوشکاري الکترود دستی با استفاده از الکترود فولاد زنگ نزن با آمپرهاي متفاوت به یکدیگر جوش داده شدهاند سپس بر روي آن نمونهها تست کشش انجام شد. براي بررسی میزان سختی منطقه جوش آزمون سختی سنجی به عمل آمد. نفوذ عناصر آلیاژي در نمونهها در اثر جوشکاري به وسیله آنالیز خطی میکروسکوپ SEM مورد بررسی قرار گرفت. مشخص گردید که با افزایش آمپراژ جوشکاري، پهناي خط جوش و اندازه دانه افزایش و سختی کاهش مییابد؛ و افزایش درجه حرارت حوضچه جوش، باعث مهاجرت عناصر آلیاژي از حوضچه جوش میشود.
مقدمه
اغلب سازه هاي صنعتی از قطعات مختلف تشکیل شده اند که با روشهاي مختلف به یکدیگر متصل شده اند. یکی از بهترین روشهاي اتصال دائم، انواع جوشکاري می باشد که به صورت دستی، ماشینی، واتومات انجام می شود. یکی از متدوال ترین روشهاي جوشکاري استفاده از انواع جوش با قوس الکتریک است. منطقه متاثر از حرارتHAZ بیشترین اهمیت را در قطعات جوشکاري شده دارد، چنانکه می تواند حاوي یک مجموعه بزرگ تز متغییرهایی مانند ریزساختار، هندسه و تنشهاي ناشی از حرارت باشد.[1] بنابراین بسته به اینکه فلز پایه داراي چه ریزساختاري باشد می تواند تغییرات عمده اي در رفتار ماده ایجاد کند.
جوشکاري فلز ناهمسان4 به طور مترکز براي اتصال فولادهاي زنگ نزن به مواد دیگر به کار برده می شود. این روش اغلب در جایی استفاده می شود که تغییري در خواص مکانیکی و یا نحوه عملکرد نیاز است. براي مثال، لوله کشی از جنس فولاد زنگ نزن آستنیتی اغلب براي انتخاب بخار با درجه حرارت زیاد در تأسیسات تولید انرژي به کار می رود. ولی، در زیر یک درجه حرارت و فشار معین، فولادهاي کربنی یا کم آلیاژ به طور مناسب کار می کنند و تغییر فولاد زنگ نزن به سایر فولادها اغلب براي اهداف اقتصادي صورت میگیرد - فولاد کربنی یا کم آلیاژ خیلی ارزانتر از فولاد زنگ نزن می باشند - .
فولاد CK45 فولادي غیرآلیاژي است که در ساخت ابزارآلاتی مانند بوش، شفت، چرخ دنده و ... به کار میرود .فولادهاي زنگ نزن آستنیتی نماینده بزرگترین گروههاي متداول از فولادهاي زنگ نزن بوده ودر تناژهاي بالاتر از هر گروه دیگر تولید می شوند. آنها داراي مقاومت به خوردگی خوب در اکثر محیطها می باشند3]و.[4 فولادهاي زنگ نزن آستنیتی داراي استحکامهایی برابر با فولادهاي نرم5 بوده وحداقل استحکام تسلیم آنها در درجه حرارت اتاق حدود - 30 210MPa - ksi می باشد ونمی توان آنها را به روش استحاله اي سخت نمود. خواص ضربه اي خوب این آلیاژها در درجه حرارت پایین، آنها را در کاربردهاي برودتی مفید ساخته است.
به طور کلی مناطق جوش داده شده به نوع تقسیم می شوند: -1 فلزات با ریزساختار کاملا مشابه، -2 نسبتا مشابه و -3 کاملا متفاوت. با تقسیم بندي بر اساس تنش تسلیم و کششی، می توان آنها را به سه گروه بالاتر، مساوي و پایین تر از فلز جوش دسته بندي می کنند.[5] در این پروژه به بررسی خواص مکانیکی محل اتصال فولاد معمولی CK45 وفولاد زنگ نزن 316 به روش جوشکاري الکترود دستی با استفاده از الکترود فولاد زنگ نزن ،که با آمپرهاي متفاوت به یکدیگر جوش داده شده اند، پرداخته شده است.
مواد و روش تحقیق
آماده سازي نمونه ها
نمونه هاي مورد آزمایش در این تحقیق از فولادهاي 316 و CK45با آنالیزي که در جدول شماره 1 آمده است. این آنالیز به وسیلهي میکروسکوپ الکترونی Cams scan MV2300تهیه گردید. براي تهیه نمونه هاي مورد نظر از اسلب با قطر 3 میلی متر استفاده میشود. از این اسلب ها 9 نمونه براي تست کشش آماده گردید. این نمونه ها به وسیله ي جوشکاري دستی به هم جوش داده شدند تا خواص جوش پذیري این فولادها مورد بررسی قرار گیرد. ابعاد نمونه هاي کشش بر اساس استاندارد ASMEتهیه شد.
جدول -1 آنالیز شیمیایی نمونه هاي مورد مطالعه
جوشکاري
جوشکاري نمونه هاي مورد آزمایش با آمپراژهاي 70، 80، 90 و با الکترود E309L-17 انجام گردید. آنالیز الکترود ومشخصات آن در جداول 2 و 3 آمده است. خواص مکانیکی الکترود نیز در جدول4 آمده است. در ضمن، نمونه ها بصورت لب به لب به هم جوش داده شدند.
جدول -2 آنالیز شیمیایی الکترود E309-17L
جدول -3 ضخامت و آمپراژ جوشکاري براي الکترود E309L-17
براي بررسی نفوذ از سه آمپر مختلف استفاده شد تا تاثیر آمپر بر خواص مکانیکی جوشکاري دو فولاد غیر همنام به هم بررسی شود. سطح نمونه ها صاف گردید تا تمرکز تنش در محل جوش به وجود نیاید.
