بخشی از مقاله

چکیده:

لایه نشانی سطحی به کمک جوشکاری، به منظور مقاوم سازی سطحی در بسیاری از قطعات صنعتی پر کاربرد در صنایعی از قبیل سیمان، نفت، گاز، معادن و حفاری متداول می باشد. یکی از مشکلات عمده در این خصوص، اعوجاج ایجاد شده در قطعات است که ناشی از توزیع غیر یکنواخت دما در ناحیه جوشکاری شده نسبت به اطراف آن می باشد. اهداف اصلی پژوهش حاضر، ارزیابی ارتباط فیمابین حرارت ورودی جوشکاری با میزان اعوجاج، ساختار میکروسکوپی و سختی در ورقه های فولادی می باشد. به همین منظور، با استفاده از سه حرارت ورودی مختلف در جریان اعمال یک پاس جوش روی ورقه های فولاد کم کربن، میزان اعوجاج، ساختار میکروسکوپی و تغییرات سختی در پروفیل مقطع جوش مورد ارزیابی و سنجش قرار گرفت. همچنین با استفاده از نرم افزار سیسولد، نمونه های مذکور مورد تحلیل حرارتی قرار گرفته و نهایتا نتایج حاصله با ارزیابی های عملی مقایسه گردید. نتایج این پژوهش نشان داد که با افزایش حرارت ورودی، میزان اعوجاج ورق افزایش یافته، منطقه متاثر از حرارت گسترش می یابد و سختی مناطق جوش و متاثر از حرارت کاهش می یابند. شبیه سازی نیز به طور قابل قبولی با نتایج آزمایشات عملی مطابقت نشان داد.

کلمات کلیدی: اعوجاج کمانشی، روکشکاری با جوش، GMAW، شبیهسازی، SYSWELD

معرفی

لایه نشانی بر روی قطعات فولادی به وسیله جوشکاری، یکی از روشهای پر کاربرد برای مقاوم کردن سطحی انواع قطعاتی از قبیل چکشها و غلطکهای سنگشکن، متههای حفاری چاه نفت و تیغههای دروگر، قطعات بیلهای مکانیکی و دندانههای چرخ محرک زنجیر میباشد.[1] فرایندهای جوشکاری ذوبی به دلیل مزایای زیاد آن نسبت به فرایندهای اتصال مکانیکی از جمله انعطافپذیری در طراحی، کاهش وزن و هزینه کمتر به طور گستردهای برای سازههای فولادی استفاده میشود.[2] توزیع دمایی غیریکسان در جریان جوشکاری قطعه میتواند سبب تولید یک سری اعوجاج از جمله اعوجاج کمانشی گردد. اعوجاج مذکور نوعی تغییر شکل خارج از صفحه است که میتواند دقت ابعادی را کاهش دهد و باعث ناپایداری سازه خصوصا در مورد ورقها گردد.

[3] چون اعوجاج نتیجه گرمشدن غیریکنواخت حین جوشکاری است، لذا به نوع فرایند جوشکاری بستگی دارد به طوریکه قطعات جوشکاری تولید شده با جوشکاری باریکه الکترونی و جوش لیزر اعوجاج کمتری نسبت به فرایندهایی که با ایجاد قوس، عمل جوشکاری را انجام میدهند دارند .[4] آقای هیرای3 و ناکامورا4 در تحقیق خود که روی اتصال لب به لب انجام داده بودند، مشاهده کردند که با افزایش حرارت ورودی در یک ضخامت ثابت، زاویه بین دو ورق در حال جوشکاری تغییر مینماید - اعوجاج زاویه-ای - .[5] حرارت متمرکز جوشکاری باعث افزایش حجم موضعی در قطعه کار میگردد. اما از آنجایی که مناطق اطراف این موضع دمای پایینتری دارند از انبساط آن جلوگیری کرده و بنابراین ماده در این قسمت متورم میشود. چون دما در سطحی که تحت قوس گرم شده از سطح مخالف بالاتر است بنابراین حین سرد شدن، این سطح انقباظ بسیار بیشتری را تجربه میکند که منجر به اعوجاج زاویهای میگردد.[6] اعوجاج خمشی طولی نیز به دلایل مشابه اعوجاج زاویهای و به دلیل تفاوت میزان تنش کششی در یک سطح - تحت جوشکاری - نسبت به سطح مخالف آن، اتفاق میافتد.

[7] طبق پژوهشهای آقای دنگ و همکاران[3] برای اتصال پاس جوش روی سطح ورق - کار حاضر - ، اعوجاج زاویهای به حرارت ورودی و ضخامت ورق وابسته است - مشابه اعوجاج زاویهای - در صورتی که تنش کششی در سطح جوشکاری شده با میزان حرارت ورودی - مشابه اعوجاج خمشی طولی - مرتبط است. بررسیهای انجام شده در جریان پژوهش حاضر نشان داد که اگرچه تا کنون مطالعات زیادی در خصوص اعوجاج ناشی از انواع اتصالات جوشکاری صورت پذیرفته است ولی کار تحقیقی زیادی روی اعوجاج ناشی از لایهنشانی بر ورقها ثبت نگردیده است. لذا بررسی تاثیر حرارت ورودی در اعوجاج ناشی از اعمال جوشکاری روی سطح ورق به عنوان هدف این تحقیق تعیین گردید. به دلیل پیچیدگی و تاثیر متقابل عوامل مختلف حرارتی در جوشکاری نمونهها مدلسازی کامپیوتری شده و توسط نرمافزار سیسولد - SYSWELD - ، آنالیز حرارتی انجام گردیدند و نتایج تحلیل مجازی یاد شده با مقادیر اندازهگیری شده اعوجاج در عمل، مقایسه گردید.

مواد و روش تحقیق

در این پژوهش فولاد کم کربن St37 به صورت ورقهایی با ابعاد 200×94×4 میلیمتر به عنوان فلز پایه مورد استفاده قرار گرفت و توسط الکترودهای ER70S-6 به صورت خط جوش، لایهنشانی گردید. ترکیب شیمیایی فلز پایه و پرکننده در جدول 1 ارائه شده است.

جدول.1 ترکیب شیمیایی فلز پایه و پرکننده بر حسب درصد وزنی8]و.[9        
ابتدا نمونهها به ترتیب با برس سیمی، سنباده کاغذی و بالاخره توسط استون تمیزکاری شدند. جوشکاری ورقها به صورت یک پاس جوش در مرکز ورق و در امتداد طولی آن انجام گردید - شکل. - 1 جوشکاری توسط فرایند GMAW با گاز محافظ CO2 با قطبیت مثبت - DCEP - به کمک دستگاه PARS MIG مدل PU520 انجام و از فلز پرکننده با قطر 1/2 میلیمتر استفاده شد. جوشکاری در سه حرارت ورودی متفاوت - با تغییر سرعت جوشکاری - با اتخاذ متغیرهای قید شده در جدول 2 انجام شد.

شکل .1 تصویر قطعه جوشکاری شده پس از سمبادهزنی و تمیزکاری با استون.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید