بخشی از مقاله
چکیده
هدف از مطالعه حاضر بررسی اثر فرآیند جوشکاری بر ریزساختار جوش فولاد St-52 است. بدین منظور دو فرآیند TIG و FB-TIG بر روی این نوع فولاد اعمال گردیده است. و در فرآیند FB-TIG تأثیر چگالیهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات درشت ساختار جوش به منظور بررسی عمق نفوذ و نسبت عمق به عرض جوش و تعیین مکانیزم موثر بر افزایش عمق نفوذ جوش صورت پذیرفته است. نتایج حاصل از بررسیهای ریزساختاری فلز جوش نشانگر این امر است که در فرآیند TIG ریزساختار شامل بینیت و فریت سوزنی و ویدمن اشتاتن است. در صورتیکه در فرآیند FB-TIG با استفاده از فلاکس SiO2 بدلیل افزایش حرارت ورودی درصد حجمی فاز بینیت کاهش مییابد. ومیکروساختار به سمت فازهای نفوذیتر مانند فریت مرزدانهای و ویدمن اشتاتن میرود. که این امر ناشی از تفاوت در سرعت سرمایش جوش در حضور ضخامتهای مختلف فلاکس است.
کلمات کلیدی: فولاد St52، جوشکاری TIG، جوشکاری FB-TIG
مقدمه
فولادهای ساده کربنی گروه مهمی از فولادها هستند که درصد زیادی از تولید فولاد جهان را شامل میشوند. استفاده از فولادهای ساده کربنی به دلیل ویژگیهای مناسب ساخت و تولید و نیز خواص مکانیکی مطلوب سبب کاهش میزان سرمایهگذاری اولیه در ساخت سازههای فولادی گشته است.[1] فولاد St-52 جزء دسته فولادهای ساده کربنی هست که معمولاً با استفاده از فرآیند نورد شکلدهی میشود. و در صنایع مختلف ازجمله خودروسازی، پلسازی، ساخت لولهها و در سازههای دریایی برای حفاری و بهرهبرداری از حوضههای نفتی در مناطق فراساحلی کاربرد فراوان دارد. این سازهها از اتصالات لولههای جوشی ساختهشدهاند.[2 ,1] جوشکاری TIG یکی از روشهای جوشکاری است که در صنعت کاربرد فراوان دارد. جوشهای ایجادشده توسط این روش کیفیت بالایی دارند. و این روش میتواند برای انواع ساختوسازهای فلزی به کار رود.
اما سرعت جوشکاری پایین و عمق نفوذ کم سبب ایجاد روشهای جایگزین این روش شده است.[4 ,3] روش A-TIG یکی از این روشهاست در این روش از یک سری مواد افزودنی تحت عنوان فلاکس فعالکنندهی سطحی که میتواند شامل فلاکسهای اکسیدی هالیدهای - فلوریدی و کلریدی - ، سولفیدی و یا ترکیبی از این فلاکسها باشد را بر سطح فلز پایه اعمال میکنند. در اثر اعمال این فلاکسها شرایطی در ستون قوس و حوضچه مذاب ایجاد میشود که میتواند منجر به افزایش 300 درصدی در عمق نفوذ جوش شود 6]و.[7 یک روش اعمال فلاکس در این فرآیند به این صورت است که سوسپانسیون تهیهشده از فلاکس فعال بهصورت دو باند موازی در دو طرف محل جوشکاری اعمال میشود. که به جوشکاری TIG محدوده شده با فلاکس - FB-TIG - معروف شده است.
این روش میتواند دارای مزایایی چون پایداری بیشتر قوس، کاهش حساسیت عمق نفوذ به تغییرات ضخامت فلاکس، کاهش سرباره تشکیلشده بر روی گرده جوش و درنتیجه ظاهر سطحی و کیفیت متالورژیکی مناسبتر باشد 9]،.[8 با توجه به کاربردهای فولاد St52 در صنایع مختلف و درنتیجه اهمیت بالای تحقیق درزمینهی توسعه روشهای نوین جوشکاری در مورد آنها، تحقیق حاضر جهت بررسی خواص جوش ایجادشده به روش FB-TIG بر روی فولاد St52 انجام پذیرفته است. بدین منظور تأثیر ضخامتهای مختلف فلاکس را بر نسبت عمق به عرض و عمق جوش بررسی کرده و به بررسی اثر ضخامت فلاکس بر روی ریزساختار ناحیه جوش پرداخته میشود.
مواد و روش تحقیق
در این پژوهش از ورق فولادی St 52 به ابعاد 10×120×100mm استفاده شد. ترکیب شیمیایی فولاد مورد استفاده در جدول 1 ارائه گردیده است. همچنین از پودر اکسید سیلسیم - SiO2 - به عنوان فلاکس فعال کننده استفاده شده و برای تهیه سوسپانسیون فلاکس فعال از الکل %99 به عنوان فاز مایع استفاده شده است. گاز محافظ مورد استفاده در این تحقیق آرگون با خلوص%99/99 است.در این پژوهش از روش جوشکاری با الکترود تنگستن تحت حفاظت گاز خنثی - GTAW - با گاز محافظ بدون درز جوشکاری استفاده شده است. پارامترهای جوشکاری در جدول 2 آمده است. و تغییرات ولتاژ توسط دستگاه ولتمتر ثبت شد. به منظور آمادهسازی نمونهها عملیات سنگ زنی و سنباده زنی بر روی نمونهها انجام گرفت. اعمال فلاکس بر روی نمونهها در این تحقیق با استفاده از شابلونهای مخصوص که در شکل 1 آمده صورت گرفت. به منظور بررسیهای ریزساختاری نمونهها پس از سنبادهزنی تا مش 5000 و پولیش با آب و صابون به وسیله محلول نایتال%2 4 اچ شدند و توسط میکروسکوپ نوری Olympus مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج و بحث
نسبت عمق یه پهنای جوش - D/W - یک معیار مناسب برای تعیین کیفیت جوش است. در این پژوهش به بررسی تاثیر چگالیهای مختلف SiO2 در روش FB-TIG با شکاف 2mm پرداخته و تاثیر آنرا بر روی نسبت عمقبهعرض و عمق جوش بررسی شده است. شکل3 تصاویر تهیه شده از سطح جوش و تصویر2 نتایج حاصل از آن به صورت نموداری آورده است. همانطور که در شکلهای 2و3مشاهده میشود با افرایش چگالی فلاکس عمق به پهنای جوش افزایش یافته و سپس به مقدار ثابتی میرسد. به طوریکه میتوان گفت در فرآیند TIG - بدون فلاکس سطحی - نسبت عمق به پهنا 0/22 و این نسبت در حالت FB-TIG تقریبا به مقدار ثابت 0/4 میگردد. که در حدود دو برابر افزایش یافته است. تحقیقات انجام گرفته به وسیله بسیاری از محققین بیان
