بخشی از مقاله
چکيده
با توجه به مزاياي استفاده از ليزر در اتصالات مواد مختلف و کاربرد بسيار گـسترده فـولاد L٣١٦ در صـنايع نفت و گاز و لوله سازي، جوشکاري اين فولاد با ليـزر Nd:YAG و بررسـي اثـر پارامترهـاي جوشـکاري بـر خواص متالورژيکي و مکانيکي اين فولاد مورد تحقيق قرار گرفت . جوشکاري بـر روي صـفحات بـا ضـخامت ٤ ميليمتر و ابعاد cm١٠*١٥ انجام گرفت . با تغيير پارامترهاي سرعت جوشکاري، فرکانس ليزر، انرژي ليـزر و قله توان تغيير خواص جوش ايجاد شده مورد تحقيق قرار گرفت . نتايج نشان دهنده آن است کـه بـا افـزايش مقدار هم پوشاني پالسها و توان متوسط ليزر مقدار نفوذ افزايش يافت . همچنين خواص متالورژيکي جوشـهاي ايجاد شده تحت تاثير پارامترها دچار تغييرات مختلفي شدند. تصاوير متالوگرافي نشان دهنده ساختاري کاملا آستنيتي در منطقه جوش بدون HAZ هستند. همچنين هيچ گونه ترک انجمادي در اين جوشها ديده نشد.
کليد واژه ها:فولاد L٣١٦ ،جوشکاري ليزري پالسي Nd:YAG، خواص متالورژيکي
١- مقدمه
با گسترش صنعت نفت و گاز در دنيا، رشد توليد و مصرف فولادهاي زنگ نزن به طور متوسط بين ٥ تا ١٠% در سال در حال افزايش است [١](شکلهاي ١ و ٢).
مسائل متالورژيکي جوش فولادهاي زنگ نزن بخاطر تشکيل فازهاي بين فلزي در فلز جوش و HAZ ، مقاومت به خوردگي اين فولادها را در اتصالات و سازه ها با مشکل روبه رو مي کند. بنابراين اتصالات اين فلزات نياز به روشهاي با کيفيت بالا دارد. روشهايي مانند TIG، پلاسما و جوشکاري ليزري[٢].
استفاده از جوشکاري ليزري بخاطر مزاياي منحصر به فرد آن در صنايع مختلف و بخصوص صنايع لوله سازي، نفت و گاز در حال افزايش است . نفوذ بسيار بالا ، گرماي ورودي کم نسبت به روشهاي رايج ، سرعت بالاي جوشکاري(١٠ تا ٢٠ برابر TIG) ، خواص متالورژيکي و مکانيکي بهتر بخاطر HAZ باريک از جمله ويژگيهاي اين روش است [٣].
با توجه به سرمايه گذاريهاي گسترده در صنعت نفت و گاز نياز به استفاده از فولادهاي زنگ نزن در بخشهاي مختلف اکتشاف و انتقال و فرآيند در کشور در سالهاي آينده احساس مي شود. با توجه به ريسکهاي استفاده از روشهاي رايج در جوشکاري فولادهاي زنگ نزن ، لزوم انجام تحقيقات براي استفاده از تکنولوژيهاي جديدي مانند ليزر ضروري به نظر ميرسد.
اين تحقيق درراستاي اهداف بالا جهت شناسايي خواص و ويژگيهاي جوشکاري ليزري بر روي فولاد زنگ نزن L٣١٦ انجام گرديده است . اثر پارامترهاي ليزر مانند سرعت جوشکاري، توان ليزر ، قله توان بر نفوذ ، پروفيل و ميکروساختار حاصل از جوش در اين مطالعه بررسي شده اند.
٢- مراحل تحقيق
در اين تحقيق از يک دستگاه ليزر Nd:YAG پالسي مدل ١٠-IQL با حداکثر توان متوسط ٤٠٠ وات به عنوان چشمه ليزر استفاده شده است . اين ليزر قادر است پالسهاي مربعي شکل به پهنايms ٢٠-٠,٢و فرکانس Hz١٠٠٠-١ با انرژي مورد نظرحداکثر تا ٤٠ ژول را توليد نمايد. از لنزي با فاصله کانوني mm ٧٥ جهت متمرکز نمودن باريکه ليزر در جوشکاري استفاده شده است . گاز آرگون خالص که به صورت هم محور با باريکه ليزر بر سطح قطعه کار فرود مي آيد باعث محافظت ناحيه مذاب ازمجاورت و ترکيب با اکسيژن هوا ميگردد. (شکل ٣)
جوشکاري بر روي صفحات با ضخامت ٤ ميليمتر و ابعاد cm ١٠*١٥ انجام گرفت . آزمايشات در دو سري Aو B با تغيير فاصله هد ليزر تا سطح صفحه و در سرعت هاي جوشکاري مختلف انجام پذيرفت . شرايط آزمايش در جدول ١ آمده است . نمونه ها سپس بريده شدند و براي آزمايشات متالوگرافي آماده گرديدند. از محلول براي اچ کردن نمونه ها استفاده گرديد.
٣- نتايج و بحث
- نسبت عمق به نفوذ
