بخشی از مقاله
چکیده
فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز دارای حرارت ورودی و عمق نفوذ کم در یک پاس جوشکاری ورقهای ضخیم است؛ بنابراین جهت افزایش عمق نفوذ و همچنین کاهش تعداد پاسهای جوشکاری از فرآیند جوشکاری قوسیتنگستن-گاز با فلاکس فعالکننده استفاده میشود. در این تحقیق از فلاکس اکسیدی SiO2 در چهار ضخامت مختلف 0/1 - ، 0/3، 0/5، 0/7 میلیمتر - استفاده شد. این روش بر پایه تجزیه شدن فلاکسهای فعالکننده تحت دمای بالای قوس و نیز آزادشدن اکسیژن در حوضچه جوش استوار است که از طریق یکی از مکانیزمهای انقباض قوس و یا معکوس شدن جابجایی مارانگونی باعث افزایش عمق نفوذ جوش میشود.
هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر افزایش ضخامت فلاکس SiO2 بر عمق نفوذ، ریزساختار و سختی جوش فولاد زنگنزن 304L است. پس از بررسیهای صورت گرفته نتیجه شد که عمق نفوذ در حالت بدون اعمال فلاکس کم و به میزان 1/7 میلیمتر است ولی با وجود فلاکس SiO2، عمق نفوذ افزایش قابل توجهی داشت تا جایی که بیشترین مقدار آن در ضخامت 0/3 میلی متر از این فلاکس و به مقدار 3/8 میلی متر بدست آمد. نتایج ریزساختاری حاصل از منطقه جوش نشان میدهد که انجماد فلز جوش از نوع FA بوده و مورفولوژی فریت دلتا در منطقه جوش در صورت استفاده از فلاکس SiO2 به صورت فریت باریک میباشد که تغییر چندانی نسبت به حالت بدون اعمال فلاکس نداشته است. نتایج حاصل از آزمایش ریزسختیسنجی نشان میدهد که سختی نمونههای استفاده شده از فلاکس SiO2 بیشتر از نمونه بدون اعمال فلاکس است.
واژه های کلیدی: جوشکاری قوسی تنگستن-گاز، فلاکس فعالکننده، عمق نفوذ، ریزساختار، ریزسختی، مکانیزم
مقدمه
فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز یک نوع فرآیند جوشکاری ذوبی بوده که با حرارت ناشی از برقراری قوس بین الکترود تنگستنی و قطعه کار، اتصال فلزات به یکدیگر صورت میگیرد . - Modenesi, ApolinaArio , Pereira, 1998; Sindo Kou, 2003 - این روش در جوشکاریهایی که دقت و کیفیت بالا باشد، بهکارمیرود. در این روش با توجه به این که سرعت جوشکاری کم است، سرعت تولید نیز کم بوده و در جوشکاری مقاطع ضخیم، تعداد پاسهای جوشکاری زیادی جهت رسیدن به عمق نفوذ بالا لازم است - . - 2012
فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز دارای مشکلاتی از قبیل عمق نفوذ کم در یک پاس جوشکاری ورقها و قطعات ضخیم میباشد که کاربرد این روش را محدود میکند - . - Kou, 2003; Wiktorowicz, Anderson, 1993 برای رفع این مشکلات روشهایی پیشنهادشدهاست که مهمترین آنها فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز با فلاکس فعالکننده است که در سالهای اخیر بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است. این روش برای نخستین بار توسط موسسه جوشکاری پیتون - Patton - اکراین در دهه 60 میلادی جهت جوشکاری آلیاژهای تیتانیوم مورد استفاده قرار گرفت - Anderson, Wiktorowicz, 1993; . - Niagaj, 2012 از دهه 70 میلادی ، استفاده از این گونه فلاکسها به صورت اکسیدی و یا هالیدی برای جوشکاری فولادهای زنگنزن و رسیدن به عمق نفوذ بالا - حدودا 8-12 میلی متر - گسترش یافت . - Niagaj, 2012 - این روش به دلیل صرفه اقتصادی و افزایش در سرعت جوشکاری مورداستفادهقرارگرفت. در این روش با افزودن فلاکسهای مختلف روی سطح قطعه کار قبل از جوشکاری می توان امکان ایجاد جوشهای با عمق نفوذ بالا و همچنین پهنای باریک را فراهم آورد - Niagaj, 2012; Sindo. - Kou, 2003; Wiktorowicz, Anderson, 1993
تغییرات عمق نفوذ وابستگی شدیدی به نوع و مقدار فلاکس مصرفی در فرآیند GTAW دارد، این بدان معنی است که تاثیر فلاکسها با مقادیر مختلف بر عمق نفوذ جوش متفاوت خواهد بود. همچنین تاثیر مثبت و یا منفی فلاکس مصرفی بر عمق نفوذ جوش به میزان پایداری آن تحت دماهای بالای قوس بستگی دارد - Shanping, Fujii, Tanaka, Nogi, 2002; Shanping, Fujii, . - Sugiyama, Nogi, 2003 از این رو بر طبق تحقیقات صورت گرفته فلاکسهایی - مانند SiO2 و - TiO2 که در دماهای بالا پایداری خود را از دست داده و راحت تر تجزیه میشوند، تاثیر بیشتری بر افزایش عمق نفوذ جوش دارند ولی برخی دیگر از فلاکسها - مانند Al2O3 و - CaO به دلیل پایداری زیاد، تاثیر چندانی بر افزایش عمق نفوذ جوش ندارند - . - Tseng,Chou, 2008; Tseng, Chang, Lung, 2011 علاوه بر این، وجود فلاکس باعث ایجاد سرباره بر روی سطح جوش میشود، بنابراین استفاده از فلاکسهایی مانند SiO2 که سرباره کمتری ایجاد میکنند، مناسبتر خواهد بود. ایجاد سرباره کمتر منجر به ظاهر سطحی و مورفولوژی جوش بهتر خواهدشد . - Kuo,Tseng, Chou, 2011 -
مقدار فلاکس مصرفی در فرآیند GTAW عامل دیگری در افزایش و یا کاهش عمق نفوذ جوش میباشد. نتایج بهدستآمده از این بخش نشان میدهد که تمامی فلاکسها در هر مقداری باعث افزایش عمق نفوذ جوش نمیشوند. همچنین محدوده مقادیر فلاکسهای مختلف جهت افزایش عمق نفوذ جوش با یکدیگر متفاوت است. البته این موضوع برای ضخامت و چگالی فلاکس مصرفی نیز صادق است . - Tseng, 2012 - به عنوان مثال نتایج به دست آمده برای فلاکس SiO2 بدین صورت است که این فلاکس در مقادیر - 16- 120 - × 10-5 مول بیشترین تاثیر را بر افزایش عمق نفوذ جوش دارد در حالی که در مورد فلاکس های Cu2O و NiO این گونه نیست و محدوده موثر مقدار فلاکس کمتر و به ترتیب برابر با - 16- 40 - × 10-5 و - 16- 80 - × 10-5 مول
