بخشی از مقاله
چکیده:
برای بهبود خواص مکانیکی و افزایش عمر مفید قطعات فلزی از روشهای مختلف جوشکاری برای ترمیم ترک سطحی قطعات فلزی استفاده میشود. در این پژوهش برای ترمیم شیارهای سطحی فولاد ساختمانی، کارآیی روش جوشکاری شعلهای با پاشش پودر آهن خالص مورد ارزیابی قرار گرفته است. ابتدا 3 دسته نمونه شامل 1دسته نمونه به عنوان نمونه شاهد و 2دسته دیگر شامل نمونههای شیاردار به دهانه شیار 0/5 میلیمتر و به طول 12/5 میلیمتر و عمق شیار به اندازههای 0/5 و 1 میلیمتر تهیه شد.
سپس فرآیند ترمیم انجام شد. نتایج نشان داد که بعد از ترمیم شیار سطحی، استحکام کششی و استحکام تسلیم نمونههای ترمیم یافته با عمق 0/5 میلیمتر به روش جوشکاری شعله ای با پاشش پودر آهن خالص به ترتیب 24 مگاپاسکال و 16 مگاپاسکال افزایش یافته در حالیکه ازدیاد طول نسبی، 13/5 درصد کاهش داشته اما برای کاربردهای مهندسی 24/3 - درصد - قابل قبول است. بنابراین، این روش، موفق ارزیابی می شود.
مقدمه
در مسابقه صنعتی امروز، اقدام پیشگیرانه برای نگهداری و تعمیرات دستگاهها و تجهیزات از اهمیت ویژه ای بر خوردار است. عدم شناسایی ترک و اقدام برای جلوگیری از رشد و اشاعه آن، زمینهساز بروز حوادث فجیع میگردد. شکست در فلزات عمدتا نایهنگام رخ میدهد. به این ترتیب، شرایط بحران را فراهم میسازد. به طور مثال، بروز شکست در قطعات فلزی ادوات نظامی به هنگام حمله، دفاع و یا عقب نشینی، خود به خود یک فاجعه را رقم خواهد زد.
مثال دیگر، بروز شکست در قطعات فلزی ادوات حفاری بهنگام حفر چاه نفت یا گاز است که منجر به دوبارهکاری و صرف هزینههای هنگفت میشود. نمونهای دیگر، بروز شکست در قطعات موتور دیزل کشتی به هنگام تعقیب و گریز دزدان دریایی و دشمن میباشد که منجر به عدم موفقیت در انجام وظیفه و حتی نابودی میشود. در تمام موارد فوق، یک ترمیم فوری و ساده میتواند از توقف ادوات جلوگیری کرده و امکان عبور از بحران را فراهم کند. سپس در شرایط مناسب میتوان نسبت به تعمیر و یا تعویض قطعه معیوب اقدام کرد.
یکی از روشهای پرکاربرد برای ترمیم ترکهای سطحی قطعات فلزی استفاده از روش جوشکاری قوس با الکترود دستی است .[1] بزرگترین محدودیت این روش نسبت به روشهای استفاده شده در این پژوهش، ایجاد عیوب متالورژیکی فراوان در محل ترمیم است. در ترمیم ترکهای سطحی اتصالات صلیبی فولادی با کمک روش جوشکاری شعلهای با کمک سیم تنگستن که در محل نصب اتصال صلیبی انجام شد، استحکام خستگی و استحکام کششی بهبود یافت .[4 ,3 ,2] در آن تحقیقات، از اثر تنش باقیمانده فشاری در بهبود خواص مکانیکی استفاده شد در حالیکه در تحقیق حاضر از پاشش پودر آهن خالص برای تعمیر شیار استفاده میشود.
در روش جوشکاری در کوره، کل قطعه حرارت داده میشود .[5] در این روش، اکسیداسیون سطحی قطعه اتفاق میافتد و تا حدودی منجر به تغییر ریزساختار نیز میشود. در حالیکه در تحقیق حاضر، بخش کوچکی از قطعه تحت تاثیر حرارت جزئی قرار میگیرد زیرا مقدار پودر مذاب که در داخل شیار قرار میگیرد جزئی است. روش سوراخکاری و پیچزنی روش موثری شناخته نمیشود اما اگر به صورت ترکیب با روشهای دیگر استفاده شود مفید خواهد بود .
[6] در ترمیم ترک سطحی سوپر آلیاژ پایه نیکل با کمک روش جوشکاری شعلهای با پاشش پودر نشان داده شد که ساختار ترمیم شده ریزدانهتر بوده و نسبت به روشهای ترمیم مرسوم استحکام بیشتری دارد .[8 ,7] به این ترتیب، این روش برای ترمیم ترکهای سطحی سوپرآلیاژ پایه نیکل موفقیت آمیز بوده است. به همین دلیل در این تحقیق، کارآیی این روش در ترمیم ترکهای سطحی فولاد ساختمانی - که مصرف عام دارد - مورد ارزیابی قرار میگیرد.
روش High Velocity Oxy Fuel - HVOF - یک روش موثر و مفید در پوششدهی است. در روش HVOF جنس 40درصد از پودر، پلیمر است تا پوشش انعطافپذیر شود .[10 ,9] در حالیکه در تحقیق حاضر پودر تماما فلزی است و هدف پر کردن ترک با چسبندگی مناسب برای دستیابی به استحکام کششی و ازدیاد طول نسبی فلز پایه است. در تحقیق دیگری [11] نتایج ترمیم ترک سطحی با اندازه دهانه ترک 0/5، 0/75 و 1 میلیمتر روی فولاد ساختمانی به روش جوشکاری با پاشش شعله ای نشان داد که استحکام کششی نمونه های ترمیم شده با اختلاف 2/5 درصد به استحکام کششی فلز پایه رسیده است. در این تحقیق، عرض دهانه ترک ثابت و برابر با 0/5 میلیمتر است و اثر طول عمق ترک در اندازه های 0/5، و 1 میلیمتر بررسی می شود.
در تحقیق دیگری [12] نتایج ترمیم ترک سطحی با اندازه دهانه ترک 0/5، 0/75 و 1 میلیمتر روی فولاد ساختمانی به روش جوشکاری نفوذی با القای مغناطیسی نشان داد که استحکام کششی نمونه های ترمیم شده با اختلاف 7/5 درصد به استحکام کششی فلز پایه رسیده است. در این تحقیق، عرض دهانه ترک ثابت و برابر با 0/5 میلیمتر است و اثر طول عمق ترک در اندازه های 0/5، و 1 میلیمتر به روش جوشکاری شعله ای با پاشش پودر آهن خالص بررسی می شود. در این پژوهش، در روش جوشکاری شعلهای با پاشش پودر آهن خالص در مسیر شعله احیایی، شیارهای سطحی فولاد ساختمانی ترمیم میشود. در این روش، مقدار پودر مذاب که در داخل شیار قرار میگیرد بسیار کم است. در این پژوهش تلاش شده است با کمک روش جوشکاری شعلهای با پاشش پودر، شیارهای سطحی فولاد ساختمانی ترمیم شود.
